60秒倒计时Word格式文档下载.docx
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(1)设计一个60秒倒计时器,用两位数码管显示;
(2)具有停止和清零功能。
二、元器件清单及简介
1.原器件清单如下表1所示:
器件名称
数量
电阻(62k,20K)
各1个
电阻(400Ω)
1个
电容(100nF,160nF)
555定时器
芯片74LS00
芯片74LS192
2个
芯片74LS32
发光二极管
8个
限流电阻
稳压电源
面包板
导线
若干
表1实验所需元器件清单
2.元器件简介
2.1关于555定时器的介绍
555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图1和图2所示。
555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络,产生
VCC和
VCC两个基准电压;
两个电压比较器C1、C2;
一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器(低电平触发);
放电三极管T和输出反相缓冲器G3。
其有8个引脚,各引脚功能分别如下:
Vi1(TH):
高电平触发端,简称高触发端,又称阈值端,标志为TH;
Vi2(
):
低电平触发端,简称低触发端,标志为
;
VCO:
控制电压端;
VO:
输出端;
Dis:
放电端;
:
复位端
555定时器的控制功能表如下表2所示。
输入
输出
TH
VO
Dis
×
<
VCC
>
L
H
不变
导通
截止
表2555定时器的控制功能表
2.2关于74LS192的介绍
74LS192是十进制计数器,具有“异步清零”和“异步置数”功能,且有进位和借位输出端。
74LS192的引脚图如下所示:
图374LS192的引脚图
◆PL是置数端,CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端
◆TCU同步进位输出端,TCD为同步借位输出端。
◆P0、P1、P2、P2、P3为计数器输入端
◆MR为清除端
◆Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端
74LS192的功能表如下所示:
表374LS192的功能表
2.3关于74LS32,74LS00的介绍
74LS32和74LS00的引脚图分别如下所示:
图474LS00的引脚图图574LS32的引脚图
这两个芯片的作用为总电路提供两个与门,一个或门,使输出信号“00”跳至“60”,开始循环倒计时,起到预置数的作用。
2.4其他器材的简单说明
发光二极管:
由于实际操作器材的短缺,用其代替四管脚的数码管。
限流电阻:
保护二极管不被烧坏。
三、设计原理分析及简单设计过程
3.1设计思路
此计时器的设计采用模块化结构,主要由以下3个组成,即译码计时模块、控制模块、信号发生模块。
在设计此计时器时,采用模块化的设计思想,使设计起来更加简单、方便、快捷。
此电路是一时钟产生,触发,倒计时计数,译码显示,在此结构的基础上,构造主体电路和辅助电路两个部分。
3.2基本原理
60秒计时器中的计数器和控制电路是系统的主要模块。
计数器完成60秒计时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续
计数。
60秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,但本设计对此信号要求并不太高,故电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。
3.3简单设计过程
3.3.1仿真电路
(1)仿真的电路信号发生模块
秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。
电路图如下图所示。
当开关断开时,555定时器产生周期为1s的脉冲;
当开关闭合时,电路不能输出信号,于是没有脉冲输入74LS192中,故74LS192在保持状态,即实现暂停功能。
图6信号发生模块
(2)仿真电路的控制模块
倒数计数器到零时,需要将电路转换到“60”。
现在选取计数器到零的状态60秒计到“00”,从两个芯片74LS192的置数端各引出线接到与非门,当计数器从“00”状态转换到“99”时,用与非门把该状态转换成低电平(其余时间为高电平)控制
。
使电路转换到“60”。
由于数字99是在很短的时间才能看到,用肉眼是看不到的,于是能实现从“00”到“60”的转换。
图7控制模块
(3)仿真电路的计数译码模块
计数器的倒计时功能。
用两片74LS192分别做个位(低位)和十位(高位)的倒计时计数器,由于本系统只需要从开始时的“60”倒计到“00”然后停止,所以,这里的高位不需要做成六十进制的计数器。
低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。
图8计数译码模块
(4)仿真电路的总体电路
60秒倒计时。
60秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关,计数开始后,60秒的置数端无效,60秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时,逐秒倒计到零,又跳到60秒开始倒计时。
将两制开关打到另一端时即为清零,打回来又开始从“60”秒开始倒计时。
单制开关具有暂停和连续的作用。
图960秒倒计时的简单流程
3.3.2实际电路连接
将仿真出的电路图在面包板上进行实物连接,通过观察二极管的亮与灭来验证60秒倒计时的仿真电路是否如实运行。
图10连接好的电路
图11实验现象变化的简单过程
四、设计中的问题及改进
4.1仿真电路中的改进
在仿真过程中,“00”跳到“99”,而不能跳到“60”,且不具有清零的作用。
经过思考,加了两个与非门、一个或门,将“00”置数到“60”。
解决了相应的问题。
图12改进前的电路
图13改进后的电路
4.2实际电路连接中的问题与改进
(1)由于实验室没有四管脚的数码管,所以用八个发光二级管代替,通过观察二极管的亮与灭来验证60秒倒计时。
(2)在电路连接成功后,发现二极管的亮度微弱,于是增大了VCC,芯片74LS00被烧坏。
在老师的指导下,减小限流电阻的值,增大二极管的电流,达到了最初的实验现象。
五、总结
本课程设计基本上达到了预期的要求,能够实现60秒倒计时,并具有暂停和清零功能
在实验过程中,遇到了很多问题。
我们通过上网搜索资料和上图书馆查阅书籍等途径,完成了电路的仿真。
接下来的两天我们在实验室进行电路连接,并最终完成了实验。
通过这次设计,提高了我们的动手能力和专业涵养,同时也增加了我们的知识储备,并使我们认识到了团队的重要性,我们将会在以后的日子里争取更大的创新。
六、参考文献
【1】刘常澍.数字逻辑电路(第1版)
【M】.北京:
高等教育出版社,2005
【2】阎石.数字电子技术(第五版)
高等教育出版社,2006
【3】谢自美.电子线路设计.实验.测试(第三版)
【M】.武汉:
华中科技大学出版社,2006
【4】侯建军等.数字电路实验一体化教程【M】.北京:
清华大学出版社,2005
【5】熊发明、陈小毛等.新编数字电路与EDA技术实验实训指导【M】.北京:
国防工业出版社,2008
课程设计成绩评定单
题目:
60秒倒计时器的设计
学生姓名
指导教师
指导教师评语:
指导教师评定
设计成绩等级
指导教师(签章):
200年月日
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