數(shù)電倒計時器99s制作課程設(shè)計報告書

ID:213115 · 發(fā)表于 2017-6-21 21:18

電子技術(shù)課程設(shè)計報告書

課題名稱	倒計時器的設(shè)計
姓名（學(xué)號）


院、系、部
專業(yè)

2017年月日

一、設(shè)計任務(wù)及要求：

設(shè)計任務(wù)：

設(shè)計一個實現(xiàn)隨意可調(diào)時間和暫停恢復(fù)功能的倒計時器。

要求：

a倒計時器具有可設(shè)置99s內(nèi)任意數(shù)字開始倒數(shù)的功能。

b 倒計時器具有按鍵開始倒計時功能。

c 倒計時器具有任意時間暫停和開始的功能。

e 復(fù)位鍵可實現(xiàn)從任意時刻恢復(fù)到99s處開始倒計時。

指導(dǎo)教師簽名：

年月日

二、指導(dǎo)教師評語：

指導(dǎo)教師簽名：

年月日

三、成績

驗收蓋章

年月日

倒計時器的設(shè)計

1設(shè)計目的

a熟悉集成電路的引腳安排。

b掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。

c了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。

d了解倒計時器的組成及工作原理。

e熟悉倒計時器的設(shè)計與制作。

2 設(shè)計思路

a設(shè)計555組成的脈沖發(fā)生器電路。

b設(shè)計74LS192減計數(shù)器電路。

c設(shè)計74LS48七段譯碼器。

d設(shè)計LED顯示器電路。

e設(shè)計控制器電路。

3 設(shè)計過程

3.1方案論證

倒計時器框圖如圖1所示，

圖1 倒計時器框圖

其可實現(xiàn)工作過程為：接通電源后，通過按鍵開始實現(xiàn)99s內(nèi)任意時間的倒計時，倒計時開始進行，期間可通過按鍵來調(diào)控暫停和開始，復(fù)位鍵可以實現(xiàn)倒計時的重新由99S開始倒計時，這是倒計時器的可實現(xiàn)功能。

3.2電路設(shè)計

3.2.1倒計時器整體電路連接圖

555定時器用來產(chǎn)生周期為1秒的脈沖信號，供計數(shù)器進行倒計數(shù)，以便將計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)傳送給譯碼器，譯碼器再譯碼驅(qū)動七段數(shù)碼管顯示輸出，控制電路實現(xiàn)倒計時器的暫停和繼續(xù)的工作，清零復(fù)位，置數(shù)/工作；如圖2它包括秒脈沖發(fā)生器，計數(shù)器，譯碼顯示電路，和外部開關(guān)等四個模塊組成，其中計時器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊

3.2.3 倒計時器局部電路

3.2.3.1 555脈沖發(fā)生器

555脈沖發(fā)生器采用雙極性半導(dǎo)體集成電路工藝制作，可以在5-6V的電源電壓下工作，而且可以提供達到200mv的負載電源。

3.2.3.1.1 555脈沖發(fā)生器工作原理

圖3 555引腳圖圖4 555內(nèi)部電路

1腳—GND,接地腳

2腳—TL,低電平觸發(fā)端

3腳—Q,電路的輸出端

4腳—/Rd,復(fù)位端，低電平有效

5腳—V-C，電壓控制端

6腳—TH，閾值輸入端

7腳—DIS,放電端

8腳—Vcc,電源電壓端，其電壓范圍為3V~18V,本課題中為5V

由圖4[1]可看出，當(dāng)V0低于低電平時VT處于導(dǎo)通狀態(tài)，如果將TL端經(jīng)過一個電阻接到電源正端，而且電阻的阻值足夠大，那么TL也一定是低電平。反之，當(dāng)OUT等于高電平是VT截止，TL也是高電平。因此，OUT和TL的高低電平是相同的。

3.2.3.1.2 1MS脈沖的產(chǎn)生

將555接成多諧振電路的方法，是講反向輸出施密特觸發(fā)電路的輸出電壓經(jīng)過RC延遲環(huán)節(jié)反饋到輸入端，就構(gòu)成了多諧振電路。具體接法如圖5[2]，在忽略定時器電路的輸入電路和輸出電阻的條件下，得到電容充電時間T1和放電時間T2各為（T1=15k,T2=68k,C=10uF）

T1=(R1+R2)Cln2;T2=R2Cln2

圖5 555多諧振蕩電路

3.2.3.2 74LS192計數(shù)器

192是同步十進制可逆計數(shù)器，具有雙時鐘輸入，并且有清除和置數(shù)等功能，其邏輯符號圖如圖6[2]，192的清除端是異步的當(dāng)清除端（CLR）為高電平時，不管時鐘端（Cdn,Cup）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。

圖674LS192引腳圖

3.2.3.2.1 74LS92計數(shù)器的工作原理

圖7 74LS192功能表[2]

當(dāng)MR為高電平，不管其他輸入如何輸出都是0.所以要實現(xiàn)計數(shù)功能就要使MR為低電平，PL為預(yù)置端，當(dāng)其為0時處于預(yù)置狀態(tài)，輸出端（QA，QB，QC，QD）與輸入端保持同樣的數(shù)值，（D1，D2，D3，D4）。CPU，CPD端是減計數(shù)端和加計數(shù)端。

3.2.3.2.2 74LS192實現(xiàn)減計數(shù)工作

要實現(xiàn)減計數(shù)就要將CPd端接入一個脈沖，在CPU端接入一個高電平，當(dāng)預(yù)置數(shù)端（PL）接高電平時192接正常計數(shù)，當(dāng)預(yù)置端（PL）接低電平時192處于預(yù)置狀態(tài)。

在本次實訓(xùn)中要實現(xiàn)兩位十進制的隨意預(yù)置倒計時電路還要將個位的借位端，（C0）接在十位的CPD端，當(dāng)借位輸出端沒溢出時其為高電平，當(dāng)有溢出時其為低電平，這樣就產(chǎn)生一個脈沖，這個脈沖寬度是和個位總CPD端接的脈沖的寬度是一樣的，這次實訓(xùn)中的預(yù)置數(shù)要求個位與十位都要實現(xiàn)隨意且自動的預(yù)置數(shù)，在十位計數(shù)到0時要重新回到所預(yù)置到的數(shù)，所以在十位到達0時在個位和十位的與預(yù)置端都要給一個低電平，這樣就能隨意的的預(yù)置和自動的預(yù)置了，電路圖如下

圖874LS192計數(shù)區(qū)電路圖

在上圖[2]中可看出當(dāng)個位和十位都倒計時到0時，個位和十位的借位輸出端（TCD）同時由高電平變成低電平通過一個或門輸出為0，預(yù)置端（PL）為低電平，192處于預(yù)置狀態(tài)。在個位倒計時到9時個位的借位輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖絺€位和十位的預(yù)置端為高電平，個位和十位正常計數(shù)。在192實現(xiàn)計數(shù)中，剛接通電源的瞬間借位端（TCD）為0通過或門實現(xiàn)PL端輸入低電平這樣就實現(xiàn)了第一預(yù)置數(shù)。個位和十位的P0-P3端都接入一個開關(guān)。這樣就實現(xiàn)了隨意切自動預(yù)置數(shù)了。

3.2.3.3 74LS48譯碼器

74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器，常用在各種數(shù)字電路和單片機系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，參數(shù)與應(yīng)用如下[2]。

圖9 74LS48引腳圖

3.2.3.3.1 74LS48譯碼器的工作原理

圖10 本次實驗中74LS48將192給的數(shù)字信號譯為LED字符

如圖9和10[2]，為74LS48的管腳圖與其將從192傳過來的信號譯成七段共陰數(shù)碼管可以顯示的數(shù)字。

3.2.3.3.2 74LS48譯碼器實現(xiàn)譯碼工作

圖11 譯碼區(qū)電路原理圖[1]

3.2.3.4 數(shù)碼顯示器

七段數(shù)碼顯示器是微機系統(tǒng)常用的輸出設(shè)備。

發(fā)光二極管的正向壓降為2.2V-2.6V，工作電流為5-10mA，其發(fā)光亮度基本與工作電流成正比，因此在使用發(fā)光二極管時，必須串限流電阻。發(fā)光二極管可工作與脈沖狀態(tài)，在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)比直流工作狀態(tài)的亮度增加約20%。

多個發(fā)光二極管封裝在一起的七段數(shù)碼管顯示器,按其連接形式可分為共陽顯示器和共陰顯示器。在顯示器中除了顯示數(shù)字必須的七段筆畫外，還提供了小數(shù)點。共陽顯示器的陽極連接在一起，此時對陽極提供一正電壓，通過限流電阻控制其陰極為高電平或是低電平來決定其是暗是亮。共陰顯示器的陰極連接在一起，此時可將陰極接地，通過限流電阻控制其陽極為高電平或是低電平來決定其是暗是亮。

3.2.3.5 七段共陰數(shù)碼管顯示區(qū)電路

圖12 數(shù)碼管顯示區(qū)電路原理圖

3.2.3.6 開關(guān)電路

圖13 開關(guān)電路圖

開關(guān)S1為置數(shù)開關(guān)：

S1中1 2 3 4控制高位的數(shù)碼管，分別是二進制中的1 2 4 8；

S1中5 6 7 8控制低位的數(shù)碼管，分別是二進制中的1 2 4 8

開關(guān)S2為復(fù)位開關(guān)（本課題復(fù)位到99）

開關(guān)S3為暫停/繼續(xù)

3.2.4 電路的PCB制作 Multisim仿真與實物圖

圖14首次仿真圖（Multisim）

如圖14，將原理圖進行Multisim仿真，因為74LS48不能在Multisim中實現(xiàn)其作用，因此出現(xiàn)不能進行仿真的現(xiàn)象，所以用如圖15的電路圖進行仿真，出現(xiàn)了倒計時器預(yù)定的功能復(fù)位暫停和置數(shù)的功能。實際中，將原理圖進行實現(xiàn)，可出現(xiàn)暫停和置數(shù)功能。

圖15 二次仿真圖（Multisim）

圖16 PCB制圖正面圖

圖17PCB制圖反面圖

4系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果

組裝調(diào)試倒計時器電路并進行調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時鐘脈沖信號時，要求電路能進行減計時，當(dāng)減計時到零時，能繼續(xù)跳回99S繼續(xù)工作。調(diào)試倒計時器電路。定時倒計時器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計要求。調(diào)試電路過程中，暫停與置數(shù)功能實現(xiàn)，復(fù)位功能偶爾能起作用，不能良好的運行。每當(dāng)復(fù)位一次，繼續(xù)運行時，會出現(xiàn)兩個次數(shù)的亂碼，目前不能調(diào)好。做的555驅(qū)動不能驅(qū)動電路運行，需接入1Hz的脈沖。

圖18 倒計時器實物圖

4.1 555振蕩電路的調(diào)試波形及管腳波形

555管腳GND波形 555管腳TL波形

555管腳OUT波形 555管腳/RD波形

555管腳V-C波形 555管腳TH波形

555管腳DIS波形 555管腳VCC波形

圖19 555管腳的調(diào)試波形

如上圖，圖19為555每個管腳功能對應(yīng)的波形圖，其中管腳3處的波形為振蕩電路輸出的脈沖波形

4.2 74LS192計數(shù)區(qū)調(diào)試管腳波形

74LS192管腳P1波形74LS192管腳Q1波形

74LS192管腳Q0波形74LS192管腳CPD波形

74LS192管腳CPU波形74LS192管腳Q2波形

74LS192管腳Q3波形74LS192管腳GND波形

74LS192管腳P3波形74LS192管腳P2波形

74LS192管腳/PL波形74LS192管腳/TCU波形

74LS192管腳/TCD波形74LS192管腳MR波形

74LS192管腳P0波形74LS192管腳VCC波形

圖2074LS192各管腳調(diào)試波形圖

74LS192管腳中管腳4CPD接脈沖輸出，所以為方波，其他腳接高電平或者低電平。

4.3 74LS48譯碼區(qū)調(diào)試管腳波形

74LS48管腳B波形 74LS48管腳C波形

74LS48管腳/LT波形 74LS48管腳/BI//RBO波形

74LS48管腳/RBI波形 74LS48管腳波D形

74LS48管腳A波形 74LS48管腳GND波形

74LS48管腳e波形 74LS48管腳d波形

74LS48管腳c波形 74LS48管腳b波形

74LS48管腳a波形 74LS48管腳g波形

74LS48管腳f波形 74LS48管腳Vcc波形

圖21 74LS48各管腳調(diào)試波形

74LS48從74LS192處接受信號傳給七段共陰數(shù)碼管，沒有大的波形。

5主要儀器與設(shè)備

見附錄

6設(shè)計體會與建議

6.1設(shè)計體會

在此次課程設(shè)計中我們要做的是倒計時器，主要實現(xiàn)讓555發(fā)生一個1秒的脈沖且任意置數(shù)和暫停還有恢復(fù)等狀態(tài)。在此次的實訓(xùn)中我們前期已做過仿真模擬得出的結(jié)果實現(xiàn)了我們的設(shè)計要求，但是到后期我們制作實物的過程中碰到了我們沒有料想到的意外，有的元器件時間太長沒有或是不太常見的元器件。在后期做板過程中沒有做好，焊接的過程也沒能很好的焊接好。顯示也極其不穩(wěn)定，555芯片也不知道為什么不處于工作狀態(tài)，很多原因我們沒能做出符合前期設(shè)計的結(jié)果。

6.2對設(shè)計的建議

在設(shè)計電路之前充分了解自己需要設(shè)計的物品及物品的用途，學(xué)習(xí)熟練使用實驗用品及Multisim仿真軟件，了解制作實驗板的流程，

參考文獻

[1] 閆石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].高等教育出版社，2006-5（5）.498

[2]劉暢生，于臻，宋亮.通用數(shù)字集成電路[M].北京：人民郵電出版社，2011-1.25,90-91.

附錄1 表1 課程設(shè)計元件領(lǐng)用清單

元件類別	型號	標(biāo)稱值	個數(shù)	備注
萬用板			1
555			1
74LS192			2
74LS48			2
電容		105	1
電容		103	1
電阻		15K	1
電阻		68K	1
開關(guān)			3

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倒計時器的設(shè)計.doc (525 KB, 下載次數(shù): 70)

ID:260607 · 發(fā)表于 2017-12-12 13:20

大佬好厲害啊

ID:265773 · 發(fā)表于 2017-12-23 18:52

你好？這么稱呼對嗎，請問你就是，可以幫一個忙嗎，做一個59秒計數(shù)器。課程設(shè)計實在不會做啦，沒辦法我也沒玩過貼吧，不知道這么聯(lián)系你對不對。你可以出個價，拜托啦

ID:265773 · 發(fā)表于 2017-12-23 18:53

你好，請問。可以幫我一個忙嗎，我不知道這貼吧怎么玩的，也不知道這么找你對不對。可以幫我設(shè)計一個59秒計數(shù)器嗎，課程設(shè)計實在不會做啦。拜托拜托，你出價就好

ID:517673 · 發(fā)表于 2019-5-29 09:32

厲害了哦！

ID:659749 · 發(fā)表于 2019-12-9 17:10

有Multisim的原理圖嗎

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