1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 一、計(jì)時(shí)器概述1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1、計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)及應(yīng)用1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 二、電路設(shè)計(jì)原理及單元模塊1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1、設(shè)計(jì)原理1 HYPERLINK l bookmark1

2、4 o Current Document 2、設(shè)計(jì)方案2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3、單元模塊3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.1、所用各個(gè)芯片功能3 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.2、各單元電路7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 四、安裝與調(diào)試11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 1、電路的安裝11 HYPERLIN

3、K l bookmark50 o Current Document 2、電路的調(diào)試12 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 五、結(jié)論與心得12 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 六、參考文獻(xiàn)13 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 1、總電路圖14 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 2、元件清單14 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3、實(shí)物15電子技

4、術(shù)課程設(shè)計(jì) 24秒倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)和制作一、計(jì)時(shí)器概述1、計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)及應(yīng)用在許多領(lǐng)域中計(jì)時(shí)器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育比賽，定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒時(shí)器，交通信號(hào)燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機(jī)，還可以用來做為各種藥丸、藥片，膠囊在指定時(shí)間提醒用藥等等，由此可見計(jì)時(shí)器在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用是相當(dāng)普遍的。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時(shí)間不能超過24秒，否則就違例了。本課程設(shè)計(jì)“智能籃球比賽倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)”，可用于籃球比賽中，用于對(duì)球員持球時(shí)間24秒限制。一旦球員的持球時(shí)間超過了24秒，它自動(dòng)的報(bào)警從而判定此球員的違例。2、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個(gè)24秒倒計(jì)時(shí)器，具體功能要求如下：1、用小規(guī)模集成電路設(shè)

5、計(jì)24秒倒計(jì)時(shí)電路；2、用555定時(shí)器產(chǎn)生1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)；3、當(dāng)計(jì)時(shí)器顯示00，同時(shí)報(bào)警；4、計(jì)時(shí)器應(yīng)具有清零、啟動(dòng)、暫停/繼續(xù)計(jì)時(shí)等控制功能。二、電路設(shè)計(jì)原理及單元模塊1、設(shè)計(jì)原理24秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如圖1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路（簡稱控制電路）等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但本設(shè)計(jì)對(duì)此信號(hào)要求并不太高，故電路可采用555集成

6、電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。譯碼顯示電路由74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中可用發(fā)光二極管和鳴蜂器代替。主體電路：24秒倒計(jì)時(shí)。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個(gè)開關(guān)，比賽開始后，24秒的置數(shù)端無效，24秒的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的倒數(shù)計(jì)時(shí)器開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，逐秒倒計(jì)到零。選取“00這個(gè)狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截?cái)嘈盘?hào)，讓該信號(hào)與時(shí)鐘脈沖信號(hào)通過一個(gè)與門將時(shí)鐘截?cái)?，使?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。2、設(shè)計(jì)方案圖1、電路框圖總體電路說明:電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)1 倒計(jì)時(shí)功能主要是利用192計(jì)數(shù)芯片來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)利用反饋和置數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，以適合分和秒的不同需要。由于該系統(tǒng)特殊的需

7、要，到計(jì)時(shí)器到零時(shí)，通過停止控制電路使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并發(fā)出蜂鳴警報(bào)。3、單元模塊3.1、所用各個(gè)芯片功能3.1.1、555定時(shí)器555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖如右圖所示。(TH)|65kQ(TO)I叫5W圖2、555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比

8、較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的反相輸入端的電壓為2VCC/3,C2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，貝VC1的輸出為0，C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為低電平。表61555定時(shí)器的功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端TR放電管T功能0XX0導(dǎo)通直接清零101保持x上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截止置11110導(dǎo)通清零

9、表1555定時(shí)器的功能表3.1.2、74LS487448是7段顯示譯碼器，輸出高電平有效的譯碼器。工作電壓為5V,用于驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管，7448除了有實(shí)現(xiàn)8段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（YaYg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。RBIDGNDCVf9abcd0rlrnrnjinrnrirn6-5432109111111-1-12345678CECLOCD功能或數(shù)字輸入輸出顯示字形abcdefg滅燈XXXXXX00000000滅燈試燈0XXXXX111111118動(dòng)態(tài)滅燈

10、10000000000000滅燈011000011111110011X000110110000121X001011101101231X001111111001341X010010110011451X010111011011561X011010011111671X011111110000781X100011111111891X1001111110119101X101010001101無效輸出111X101110011001121X110010100011131X110111001011141X111110001111151X111110000000表2、74LS48功能表3.1.3、74LS19

11、274LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：圖中：亙?yōu)橹脭?shù)端，U盡為加計(jì)數(shù)端，U&為減計(jì)數(shù)端，鞏毎為非同步進(jìn)位輸出端，兀為非同步借位輸出端，PO、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，倔為清除端，QO、QI、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下:15poQ0PlQ1氏Q2卩呂Q3CPUTCuCPliICdPLMR110954n門14-3X71275(b)CPUCPDLDCR操作XXX1清零XX00置數(shù)t110加計(jì)數(shù)1t10減計(jì)數(shù)1110保持3.1.4、數(shù)碼管數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對(duì)數(shù)碼管的稱呼不一樣,其實(shí)都

12、是同樣的產(chǎn)品。數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，也就是多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)(DP)這個(gè)小數(shù)點(diǎn)可以更精確的表示數(shù)碼管想要顯示的內(nèi)容；按能顯示多少個(gè)(8)可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼

13、管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。LED數(shù)碼管引腳定義3.2、各單元電路321、秒脈沖發(fā)生電路秒脈沖的產(chǎn)生由555定時(shí)器所組成的多諧振蕩電路完成。電路圖如下圖所示。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，兩電阻阻值設(shè)置為20K與62K，使得555定時(shí)器產(chǎn)生周期為1s的脈沖；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電路不能輸出信號(hào)，于是沒有脈沖輸入74LS192中，故74LS192在保持狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)暫停功能。on-V-R22Olc0:vc7=1DIP1YS.IRI-CCMR1SZkOWQjiF-IOuFLM5：N322、倒計(jì)時(shí)電

14、路24秒倒計(jì)時(shí)電路。這部分電路的主體部分在時(shí)鐘脈沖的輸入情況下工作，下面進(jìn)行具體分析。計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。用兩片74LS192分別做個(gè)位（低位）和十位（高位）的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，將低位的借位輸出信號(hào)用作高位的時(shí)鐘脈沖，同時(shí)將外界時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入到個(gè)位（低位）的down端，實(shí)現(xiàn)電路的倒計(jì)時(shí)功能。將兩片芯片的置數(shù)輸入端分別置為“2”與“4”，當(dāng)控制電路給予兩芯片置數(shù)端低電平（有效電平）時(shí)，能使其置為“24”。同時(shí)將清零端接地。下圖為倒計(jì)時(shí)電路的具體電路iI3.2.3、控制電路停止：我采用十位（高位）的借位輸出端作為停止電路的信號(hào)，當(dāng)數(shù)碼管顯示為“00”，即十位（高位）輸出均為低電平時(shí)，此時(shí)其借位輸出由

15、高電平變?yōu)榈碗娖?，將其與秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路的輸出端通過一個(gè)與邏輯，再通到個(gè)位（低位）的down端，此方法截?cái)嗔嗣朊}沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了停在“00”的功能。另外，當(dāng)計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，十位（高位）借位輸出端始終保持高電平，當(dāng)其與秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路的輸出端通過一個(gè)與邏輯，再通到個(gè)位（低位）的down端，并不影響秒脈沖的輸入。置數(shù)：利用一個(gè)開關(guān)，及一個(gè)與非門，與非門一端接高電平，另一端通過一個(gè)1k電阻再接高電平，同時(shí)接開關(guān)一段，開關(guān)另一端接地。與非門輸出端與兩塊74LS192的置數(shù)端LOAD相連。如圖當(dāng)開關(guān)J2斷開時(shí)，置數(shù)端為“1”，置數(shù)端無效，能正常計(jì)數(shù)，當(dāng)開關(guān)J2閉合時(shí)，置數(shù)端為“0”，置數(shù)端有效，能置

16、為“24”。r.R30Wv1kQ.S.L*茲口ASJSJ=1-U10A74180013.2.4、報(bào)警電路當(dāng)電路顯示為“00”時(shí)，利用十位（高位）的借位輸出端為“0”實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管及蜂鳴器的工作，同時(shí)，由于蜂鳴器的導(dǎo)通電壓有些大，不能與發(fā)光二極管并聯(lián)，因此通過一個(gè)與非門與其相連。如圖電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) *“u:aJ!_!_!_!_L474LI-UH；=-=-UE74-LB4S=MU15AJUKI1BiiU74LE19Nro-TtLBMM74LEJWNL珥LKONLEM由555定時(shí)器輸出秒脈沖與十位（高位）的借位輸出端經(jīng)過一個(gè)與邏輯輸入到計(jì)數(shù)器U3的down端，作為減計(jì)數(shù)脈沖。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)計(jì)到0時(shí)，

17、U3的（13）腳輸出借位脈沖使十位計(jì)數(shù)器U2開始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到“00”時(shí)，U2的（13）腳輸出借位脈沖輸出一個(gè)低電平，與555定時(shí)器輸出秒脈沖通過一個(gè)與門，從而截?cái)嗝朊}沖，使其停在“00”同時(shí)，報(bào)警電路工作，發(fā)光二極管亮，蜂鳴器響。當(dāng)J2斷開時(shí)，U2、U3置數(shù)端有效，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，再將J2閉合時(shí)，U2、U3置數(shù)端無效，開始正常計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中，J1閉合時(shí)，使555定時(shí)器放電端接地，其輸出端無脈沖輸入，從而實(shí)現(xiàn)暫停功能，當(dāng)J1斷開時(shí)，又開始正常計(jì)數(shù)。此外，可連上一個(gè)電源總開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電源通斷。三、仿真過程與仿真結(jié)果利用Mustisim電路仿真軟件，連好電路，進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)要求。

18、I9：SU四、安裝與調(diào)試1、電路的安裝按照萬能板的規(guī)格，設(shè)定好各集成芯片的排放位置、測(cè)試各芯片是否與面板接觸良好。用異步可逆雙時(shí)鐘BCD計(jì)數(shù)器74LS192及相關(guān)門實(shí)現(xiàn)定時(shí)倒計(jì)時(shí)電路。當(dāng)檢測(cè)出問題后分析其原因，是元器件本身原因還是接線錯(cuò)誤，更換元件或重新正確接線，保證電路的正確運(yùn)行。2、電路的調(diào)試我在連接電路時(shí)，采用部分單元電路檢測(cè)的方法，在逐步連接，先檢測(cè)秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路是否能正常輸出1s脈沖，再連接檢測(cè)倒計(jì)時(shí)電路是否正常計(jì)數(shù)，最后連上控制電路與報(bào)警電路。在連上報(bào)警電路時(shí)，由于仿真結(jié)果與實(shí)際上會(huì)有一些出入，從而導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)電路正常工作。即當(dāng)蜂鳴器與發(fā)光二極管和電阻并聯(lián)時(shí)，電路不能停止在“00”時(shí)刻，而在仿真中卻是可行的。在實(shí)際中拿掉蜂鳴器后卻是可行的，于是估計(jì)是由于蜂鳴器工作后，使其兩端電壓十分接近，以至于不能區(qū)分高低電平，于是，我在蜂鳴器支路上也串聯(lián)一個(gè)330歐姆的電阻，此時(shí)，電路能停在“00”時(shí)刻，可蜂鳴器不工作，估計(jì)是加上電阻后達(dá)不到蜂鳴器的工作電壓。最后，我另加一個(gè)與非門將蜂鳴器獨(dú)立出來，此時(shí)電路能實(shí)現(xiàn)功能。五、結(jié)論與心得課程設(shè)計(jì)是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，在本次電子技術(shù)課程設(shè)