24秒倒计时器的设计和制作(停在00)

电子技术课程设计报告 题 目 24秒倒计时器的设计和制作 专 业 通信工程 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 浙江科技学院信息学院 年 月 日

24秒倒计时器的设计和制作

一、计时器概述

1、计时器的特点及应用

24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24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。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

2、设计任务及要求

1、用小规模集成电路设计24秒倒计时电路； 2、用555定时器产生1Hz的标准脉冲信号； 3、当计时器显示00，同时报警；

4、计时器应具有清零、启动、暂停/继续计时等控制功能。

二、电路设计原理及单元模块

1、设计原理

24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。

图1—方案框图

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其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24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、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

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，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。

2、设计方案

此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。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、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。

3、单元模块 3.1各个元器件功能 3.1.1、555定时器

555 定时器的内部电路框图如图3-1-1所示。

图3-1-1 555内部电路框

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它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。表3-1-1 555定时器的功能表

清零端 高触发端TH 0 1 1 1 1 × 0 1 0 1 低触发端TR × 1 0 0 1 0 x 1 1 0 导通 保持上一状态 截止 截止 导通 直接清零 保持上一状态 置1 置1 清零 Q 放电管T 功能 表3-3-1 555定时器的功能表

3.1.2、74LS48

74ls48是7段显示译码器,输出高电平有效的译码器。工作电压为5V，用于驱动共阴极数码管，74ls48除了有实现8段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，74ls48还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。

图3-1-2 74LS48引脚图

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3.1.3 74LS192

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数 等功能，其引脚排列及逻辑符号如下图所示：

图中：输出端，

为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位

为

为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，

清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下图3-1-3：

CP× × ↑ 1 1 U CP× × 1 ↑ 1 D LD CR 1 0 0 0 0 操作 清零 置数 加计数 减计数 保持 × 0 1 1 1 图表

3-1-3 74LS192功能表

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3.2 信号发生部分

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3-2 信号发生电路

3.3 倒计时部分

24秒倒计时电路。这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。

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“24”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。

因为预置的数不是“00”，所以我选用置数端LOAD来进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位（低位）的down端，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。 低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。

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图3-3 24秒倒计时电路

两片计数器具体接法。Vcc、UP接+5V电源，GND接地；时钟脉冲从与门输出后接到低位的down，然后从低位BO’接到高位的down；输入端低位C、高位B接电源，其他引脚和CLR都接地。LOAD接到开关C的活动端，C 的另外两引脚分别接G的活动端和地。而G的另外两个引脚分别接到电源和地。

3.4停止控制装置

倒数计数器到零时，需要将电路转换到“00”并且停住。现在选取计数器到零的状态“00”，从BO借位输出端引出线接到二脚与非门，用两个与非门（既与门），一端接BO，另一端接555的OUT端，与门输出端接DOWN，当计数器到达“00”状态，从BO端输出低电平，经过与门后还是低电平，所以没有脉冲输入DOWN，从而停在“00”，因此能实现从“00” 到“24”的转换。

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3.5 警报提示装置

警报提示就是完成任一计时器计时结束时，系统给出连续的提示音。 当电路由“01” 到“00”时，“BO”借位输出端输出低电平，经过与非门输出为高电平，而蜂鸣器负极已经接地，故这时由于两端存在电压差，所以蜂鸣器能报警。 同样的此时LED1的正极已经接了高电平，“BO”借位输出端输出低电平，故这时由于两端存在电压差，所以LED1能正常工作。

图3-5警报提示电路

三、仿真过程与仿真结果

在使用multism的仿真中，按照原理图排好原件的位置，连接各元件之间的连线，先接好555的方波脉冲发生装置，经示波器检验，LM555脉冲产生器无误。

连接好555后，接着连接24倒计时的主体电路，经检验后24倒计时显示无误，可以进行24到00的倒计时。接着连接控制电路，控制电路中由BO端和LM555的OUT端经过一个与门后输入到DOWN，并且设置好一开始的置数为24，经过连接后，控制电路无误。

最后连接报警电路，LED灯正极接VCC，负极接控制电路的输出端，当有低电位产生时，LED两端产生电位差从而发光，蜂鸣器的原理相同。经最后检验与更正后，全部电路无误。

仿真过程结束。

四、安装与调试

1、电路的安装

按照万能板的规格，设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片是否与面板接触良好。 用异步可逆双时钟BCD计数器74LS192及相关门实现定时倒计时电路。

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2、电路的调试

当检测出问题后分析其原因，是元器件本身原因还是接线错误，更换元件或重新正确接线，保证电路的正确运行。 在初次测试时，数码管只有1个会显示，后经检验和调试后发现事74LS48芯片出现问题，经更换后，数字显示正常。

接着测试电路的24秒倒计时功能，可正常倒计时，但在接上报警电路后，即蜂鸣器后，电路至00后不会停止，继续循环。后在蜂鸣器前接与非门后，电路测试正常，到达00后不会继续循环下去。

五、结论与心得

此次课程设计中，我们将课本理论知识与实际应用联系起来。按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际连接操作，检测和校正，再进一步完善电路。

经过本次电路实物连接后夜发现实际连接和仿真还是有区别的，在仿真上可以运行的电路，但实际中可能会出错，需要自己判断和更改电路。

通过此次电路设计，我们加深了对课本知识的认识理解，对电路设计方法和实际电路连接也有了一定的初步认识。

六、参考文献

《Multism 10 电路仿真及应用》 张新喜主编 机械工业出版社 《电子技术基础 数字部分》 康华光主编 高等教育出版社 《电子技术基础 模拟部分》 康华光主编 高等教育出版社

《Multisim电子电路仿真教程》 朱彩莲主编 西安电子科技大学出版社 《电子技术试验》 浙江科技学院 计算机与电子工程学系

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七、附件

1、总电路图

2、元件清单 NE555 74LS48 74LS192 74LS00 可调电阻62K 固定电阻20K 电容0.1uF 1个 2个 2个 1个 1个 1个 1个 电容10uF 固定电阻330 按钮 开关 蜂鸣器 发光二极管 LED数码显示管 1个 14个 2个 3个 1个 1个 2个 万能板一块、芯片底座7个及一段导线

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3、实物

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