数字电子计时器Word下载.docx
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数字电子计时器设计报告
一、设计目的作用
通过课程设计来更好地掌握数字电子技术、单片机原理、模拟电子技术等专业基础课，掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，熟悉并学会选用电子元器件，更好地理解电路工作原理。
二、设计要求
（1）以数字形式显示时、分、秒的时间；
（2）小时的计时以12翻1，分和秒的计时要求为60进制。
（3）给定主要元器件：
555、74LS92、74LS48、数码显示器BS202。
三、设计的具体实现
1、系统概述
方案一：
由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号来源。
方案二:
振荡器是数字钟的核心。
振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字电子计时器的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。
石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。
因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。
用555组成的脉冲产生电路:
经计算，当滑动变阻器阻值为2.1KΩ时，可以产生1000Hz的脉冲。
石英晶体振荡电路:
采用的32768晶体振荡电路,其频率为32768Hz,然后再经过15分频电路可得到标准的1Hz的脉冲输出.R的阻值,对于TTL门电路通常在0.7～2KΩ之间;
对于CMOS门则常在10～100MΩ之间。
综合个方面考虑，决定采用方案一进行设计。
系统整体原理框图如下：
时显示器分显示器秒显示器
时译码器分译码器秒译码器
时计数器分计数器秒计数器
振荡器分频器
（1）555振荡器电路：
555振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定的1000Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。
（2）分频器电路：
分频器电路将1000HZ的高频方波信号经分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。
分频器实际上也就是计数器。
（3）时间计数器电路：
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。
（4）译码驱动电路：
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
2、单元电路设计与分析
（1）分频器电路
通常，数字电子计时器的振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。
分频器的功能主要是产生标准脉冲信号。
本设计选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。
因每片为1/10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第一片的Q0端输出频率为500Hz，第二片的Q3端输出频率为10Hz，第三片的Q3端输出频率为1Hz。
（2）时间计数电路
计数器是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑功能，如测量、定时控制、数字运算等等。
数字电子计时器的计数电路是用两个六十进制计数电路和一个12进制计数电路实现的。
数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。
当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。
以六十进制为例，当计数器从00，01，02，……，59计数时，反馈门不起作用，只有当第60个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零，实现模为60的循环计数。
1、60进制计数器
上图为60进制计数器电路
电路中，74LS92作为十位计数器，在电路中采用六进制计数；
74LS90作为个位计数器在电路中采用十进制计数。
当74LS90的14脚接振荡电路的输出脉冲1Hz时74LS90开始工作，它计时到10时向十位计数器74LS92进位。
下面对电路中所用的主要元件及功能介绍。
①十进制计数器74LS90
74LS90是二—五—十进制计数器，它有两个时钟输入端CKA和CKB。
其中，CKA和
组成一位二进制计数器；
CKB和
组成五进制计数器；
若将
与CKB相连接，时钟脉冲从
输入，则构成了8421BCD码十进制计数器。
74LS90有两个清零端R0
（1）、R0
（2），两个置9端R9
（1）和R9
（2），其BCD码十进制计数时序如表1，二—五混合进制计数时序如表2，74LS90的管脚图如下图。
②异步计数器74LS92
所谓异步计数器是指计数器内各触发器的时钟信号不是来自于同一外接输入时钟信号，因而触发器不是同时翻转。
这种计数器的计数速度慢。
一异步计数是74LS92是二—六—十二进制计数器，即CKA和
组成二进制计数器，CKB和
在74LS92中为六进制计数器。
当CKB和
相连，时钟脉冲从CKA输入，74LS92构成十六进制计数器。
74LS92的管脚图如下图。
表1BCD码十进制计数时序表2二—五混合进制计数时序
CK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
③60进制计数器电路仿真如下图：
2、12进制计数器
电路原理图如上
电路仿真如下：
（3）译码及驱动显示单元电路
译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。
用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。
74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC门输出且低电平有效，专用于驱动LED七段显示数码管。
若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。
以下为74LS48和七段显示数码管图示：
电路的工作原理：
就是由脉冲发生器产生一个1kHz的方波脉冲，经过分频器分频成为1Hz的脉冲，送入计数器计数，计数器由一个12进制计数器和2个60进制计数器组成。
定时控制电路和整点报时电路的输入信号都由计数器所产生的计数脉冲决定。
四、总结
通过本次课程设计对课程设计的过程也有了较为深入的了解，加深了对电子技术的了解，在计数器的使用当中曾遇到了麻烦，但是经过查阅资料还是对计数器等元器件的使用有了进一步的掌握。
对课程设计的建议就是房款设计的范围，减小对学生的限制，这样更加能激发学生的创造力。
五、附录元件清单
器件型号
用途介绍
数量
BS202
数码显示器
74LS48
译码器
74LS90
二、五、十进制计数器
74LS92
十二分频计数器
555
555定时器
RES
电阻
Cap
电容
Button
开关
Nand
与非门
六、参考文献
1．康光华.数字电子技术基础.北京：
高等教育出版社.2006
2．阎石.数字电子技术（数字部分）.北京：
3.谢自美.《电子线路.设计.实验》（第三版）北京：
华中科技大学出版社
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