电子技术课程设计考试天数倒计时器.docx

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电子技术课程设计考试天数倒计时器

课程设计名称：

电子技术课程设计

题目：

考试天数倒计时器

课程设计任务书

一、设计题目

考试天数倒计时器的设计

二、设计任务

显示两位数倒计时，如99到1

1.当到9时喇叭自动响0时结束

2.用LED数码管显示结果

3.可以实现预置数功能

三、设计计划

电子技术课程设计共1周。

第1天：

针对选题查资料，确定设计方案；

第2天：

方案分析比较，电路原理设计，进行元器件及参数选择；

选用芯片参考：

减法器、74160A、74LS48、LED数码管。

第3～4天：

利用Multisim电路仿真，画电路原理图；

第5天：

编写整理设计报告。

四、设计要求

1.画出整体电路图。

（Protel或AltiumDesigner或Multisim,禁止用VISIO画电路图）。

2.对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。

有余力的同学尝试制作PCB单面板图。

3.写出设计报告书。

目录

综述1

1．总体方案设计2

1.1方案设计思路2

1.2设计原理框图3

2．单元电路设计3

2.1置数电路3

2.2计数电路5

2.3译码电路5

2.4显示电路7

2.5报警电路8

3．电路仿真10

4．设计小结11

4．1设计中发现的问题11

4．2个人体会11

参考文献12

摘要

考试天数倒计时器是计时器的一种，可用于对即将临近的各种考试比如大学英语四、六级，进行天数倒计时。

本设计采用了74LS190集成芯片作为计数电路，信号发生器作为计数脉冲，74LS48作为4线-7线译码器和7段BCD码数码管作为显示器,74LS147作为置数电路。

然后确定了电路的大致设计，再使用Multisim电路仿真画出画电路原理图。

最后调试各部分功能，使得系统能完成倒计时。

关键词：

倒计时器；仿真；计数电路

综述

本次设计的考试天数倒计时器由信号发生器、编码器、计数器、译码器、显示器、蜂鸣器组成。

由七段数码管来显示译码器所输出的信号。

采用了74LS系列集成芯片。

先通过信号发生器输出计数脉冲；再通过两片74LS190芯片来实现倒着计数的功能，在置数端置成需要的数；然后，通过74LS48，4线-7段译码器来进行译码；最后通过数码管显示数字。

在输入端有置数电路，在输出端有报警电路。

然后分别详细设计各单元电路。

确定电路设计后通过Multisim电路仿真画出画电路原理图，并通过仿真的结果对电路设计进行修改和完善，做出最终的考试天数倒计时器。

此计时器可以为即将来临的考试进行天数倒计时，对考生起督促作用。

1．总体方案设计

本系统采用置数电路、计数器、译码器、显示器、报警电路组成。

由LED七段数码管来显示译码器所输出的信号。

采用了74LS系列中小规模集成芯片。

总体的设计方案如下

1.1方案设计思路

本次设计的是一个考试天数倒计时器。

既然是计时器，就应该有计数电路；又因为是倒计时器，所以应该是减计数器。

因此我选择了74LS190作为计数芯片。

这个芯片比较熟悉，而且引脚功能都十分清晰，方便设计。

用信号发生器给74LS190输入一个合适频率的方波信号，然后在输入端置入需要的数，就能开始倒计时了。

然后输入的数据就需要一个译码电路。

我选择了74LS48—4线-7段译码器来进行译码。

将74LS190的输出端接入74LS48的输入端，74LS48的输出段接上7段BCD码数码管，就可以显示出倒计时的数字了。

同样的接法接出两位数码管显示倒计时器。

在输入端，考录到置数的方便，我用了74LS147二-十优先编码器来实现更好的置入十进制数，而不需要一位位的置入二进制数。

在输出端我还加上了报警电路。

将控制十位的计数芯片74LS190的输出端再牵出来4跟线，两两分别接入一个或门，然后输出段再接一个或门，再接到一个蜂鸣器上，蜂鸣器另外一端接信号发生器输出端。

这样当倒计时从09到00时，蜂鸣器就会发出“滴滴”的报警声。

1.2设计原理框图

图1-2设计原理框图

2．单元电路设计

2.1置数电路

2.1.1电路组成

采用9个开关，74LS147，74LS32组成。

将开关组一端与VCC连接，另一端与74LS147的九个输入端连接。

74LS147输出端分别连接4个非门。

开始时开关全部闭合，非门输出0000，然后开关依次从上往下断开，非门依次输出0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，对应着十进制数从1到9。

（电路下图所示）

图2-1-1置数电路

2.1.2工作原理

芯片名称：

74LS147

图2-1-2-174LS147优先编码器真值表及引脚图

I-数据输入端；Y-数据输出端

由图可知，此芯片输出为BCD码的反码，所以在其输出端需要接非门，所以使用了74LS04

芯片名称74LS04

图2-1-2-274LS04功能表及其引脚图

2.2计数电路

通过74LS190的减计数功能实现倒计时

芯片名称：

74LS190可预置的十进制同步加/减计数器

图2-2-174LS190功能表

2.3译码电路

通过74LS48把74LS190输出的BCD码译成驱动7段数码管的高低电平信号

芯片名称：

74LS484线-7线译码器

4线－七段译码器/驱动器（BCD输入，有上拉电阻）

输出端（Ya－Yg）为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。

当要求输出0－15时，消隐输入应为高电平或开路，对于输出为0时还要求脉冲消隐输入为高电平或者开路。

当为低电平时，不管其它输入端状态如何，Ya－Yg均为低电平。

当RBI和地址端（A0－A3）均为低电平，并且灯测试输入端为高电平时，Ya－Yg为低电平，脉冲消隐输出也变为低电平。

当消隐输入为高电平或开路时，灯测试输入端为低电平可使Ya－Yg均为高电平。

图2-3-1引脚图

图2-3-2功能表

2.4显示电路

显示电路用7段BCD码数码管显示十进制数字

LED数码管的结构及工作原理

LED数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。

LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。

位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对设计是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。

下图是共阴极和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

颜色有红，绿，蓝，黄等几种。

LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。

选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。

下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片

图2-4-17段两位带小数点10引脚的LED数码管

图2-4-2引脚图

图2-4-3阴极阳极图

LED每一笔划都是对应一个字母表示DP是小数点.

LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

2.5报警电路

2.5.1电路组成

将控制十位的74LS190的输出的四根线两两接上一个或门，然后再接一个或门，接入一个蜂鸣器。

蜂鸣器另外一段接着信号发生器。

当十位变为0时，门电路最终输出低电平，蜂鸣器将在信号发生器输出的频率下发出“滴滴”的报警声。

图2-5-1报警电路

2.5.2工作原理

芯片名称:

74LS32

74LS32功能表及原理图

74LS32为四组2输入端或门（正逻辑），共有54/7432、54/74S32、54/74LS32三种线路结构型式

引出端符号：

1A－4A输入端1B－4B输入端1Y－4Y输出端

图2-5-2-174LS32逻辑图及功能表

蜂鸣器：

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

图2-5-2-2蜂鸣器

3．电路仿真

仿真结果如图

图3仿真电路图

任意时刻按下空格则进入置数状态，由于74LS147有优先级，所以在置数的时候，开关组从上倒下依次断开按可以置入1到9，全部闭合置入0，然后按下空格则从所置入的数开始再次进入倒计时阶段。

4．设计小结

4．1设计中发现的问题

在芯片的选择中，曾经尝试了74LS190和74LS192，经过对比觉得还是74LS190比较容易使用。

在仿真中，使用74LS190，数码管显示时没有特别严重的闪烁，而用74LS192时，数码管显示严重闪烁，分辨不出显示的数字是什么。

后来重新修改数码管参数就不闪烁了

4．2个人体会

通过这次设计，掌握了74LS190、74LS48、74LS04、74LS32、74LS147等芯片的原理，简单了解了倒计时器的电路原理，初步掌握了两位倒计时器的设计、调试及测试方法，提高设计电路，改进电路的能力，巩固了已学的理论知识，建立数字电子技术理论和实践的结合，了解两位倒计时器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、组织两位倒计时器的各个单元电路。

学习数字电子技术、模拟电子技术不仅仅是学习他们本身，还要对一些电子元器件和集成芯片进行熟悉和了解。

在设计之前要充分了解设计的要求和可能用到的元件。

在仿真的过程中，要反复测试各部分电路，无误之后方可连接在一起调试。

要尽量使元件分部合理美观，使得连线简便

在做本次课程设计过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。

为了让自己的设计更加完善，我们需要了解大量的技术信息，芯片种类。

比如这次用74LS147设计置数电路。

摒弃了使用二进制置数的弊端。

大量的设计资料文献，能让我们所想的功能和电路成为现实，是我们顺利完成设计任务的保证。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].第五版.高等教育出版社，2006-5

[2]电气与控制工程学院电工与应用电子系.电子技术课程设计指导书[M].自编教材，2012

[3]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].第四版.高等教育出版社，2006-1

[4]张国军，马玉芳，朴忠学.电子技术实验指导书[M].自编教材，2012

[5]董玉冰.Multisim9在电工电子技术中的应用[M].清华大学出版社，2008-1