24秒倒计时.docx
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24秒倒计时
摘要
第一章计时器概述
24秒计时器功能
设计任务及要求
大体要求
设计任务及目标
要紧参考器件：
第二章电路设计原理与单元模块
2．1设计原理
2．2设计方案
2．3单元模块
8421BCD码递减计数器模块
时钟模块
辅助时序操纵模块
第三章实验仿真
第四章实验体会
致谢
参考文献
附录
摘要:
本课程设计，设计了24秒计时器。
此计时器功能齐全，能够直接循环、启动、暂停和持续和具有光电报警功能，同时应用了四段数码管来显示时刻。
此计时器有了循环、启动、暂停和持续功能，能够方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。
第一章计时器概述
24秒计时器功能
本设计要紧能完成：
显示24秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，操纵计时器的直接循环、启动和暂停/持续功能；在直接循环时，数码管显示器灭灯；计时器为24秒递减计时其计时刻隔为1秒；在直接启动时，计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。
设计任务及要求
本次课程设计应达到的目的
（1）综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；
（2）通过查阅手册和相关文献资料，培育学生独立分析和解决问题的能力；
（3）进一步熟悉经常使用芯片和电子器件的类型及特性，并把握合理选用器件的原那么；
（4）学会电路的设计与仿真；
（5）培育严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
设计任务及目标
（1）具有24秒计时功能；
（2）设置外部操作开关，操纵计数器的直接循环/启动和暂停/持续功能；
（3）计时器为24秒递减计时，计时刻隔为1秒；
（4）计时到零时数码管不能灭灯，同时发出光电报警。
（5）并用相关仿真软件对电路进行仿真。
要紧参考器件：
5557474
（1）74192
（2）
第二章电路设计原理与单元模块
2．1设计原理
24秒计时器的整体参考方案框图如图2-1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操纵电路（简称操纵电路）等五个模块组成。
其中计数器和操纵电路是系统的要紧模块。
计数器完成24秒计时功能，而操纵电路完成计数器的直接循环、启动计数、暂停/持续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定不时刻到报警等功能。
图2-124秒计时器系统设计框图
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和按时标准，但本设计对此信号要求并非太高，故电路可采纳555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器组成。
译码显示电路由74192和四段LED显示器组成。
报警电路在实验中可用红灯代替。
2．2设计方案
分析设计任务，计数器和操纵电路是系统的要紧部份。
计数器完成24s计时功能，而操纵电路具有直接操纵计数器的循环/启动计数、暂停／持续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。
为了知足系统的设计要求，在设计操纵电路时，应正确处置各个信号之间的时序关系。
在操作直接循环开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。
当启动开关闭合时，操纵电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“24”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停／持续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于维持状态；当暂停／持续开关拨在持续时，计数器继续递减计数。
系统设计框图如图2-1所示。
篮球竞赛24秒计时器实验电路如图2-2所示。
图2-2篮球竞赛24秒计时器
2．3单元模块
8421BCD码递减计数器模块
计数器选用汇总规模集成电路74192进行设计较为简便，74192是十进制可编程同步加锁计数器，它采纳8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数功能。
图2-3是74192外引脚及时序波形图。
图中UP、DOWN别离是加计数、减计数的时钟脉冲输入端（上升沿有效）。
LOAD`是异步并行置数操纵端（低电平有效），CO`、BO`别离是进位、借位输出端（低电平有效），CLR是异步清零端，A-D是并行数据输入殿，QA-QD是输出端。
74192的功能表见下表2-1所示。
其工作原理是：
当LOAD`=1，CLR=0时，假设时钟脉冲加到UP端，且DOWN=1
图2-374LS192外引脚及时序波形图
表2-174192功能表
输入
输出
CLR
LOAD`
UP
DOWN
ABCD
QAQBQCQD
0
0
×
×
d1d2d3d4
d1d2d3d4
0
1
↑
1
×
加法计数
0
1
1
↑
×
减法计数
0
1
1
1
×
保持
1
×
×
×
×
0000
那么计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，CO`端发出进位下跳变脉冲；假设时钟脉冲加到DOWN端，且UP=1，那么计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，B0`端发出借位下跳变脉冲。
由74192组成的二十四进制递减计数器如以下图2-4所示
图2-48421BCD二十四递减计数器
其预置数为N=（00100100）=（24）10。
它的计数原理是:
只有当低位B0`1端发出借位脉冲时,高位计数器才作减计数。
当高、低位计数器处于全零,且DOWN为0时,置数端LOAD`2=0,计数器完成并行置数,在DOWN端的输入时钟脉冲作用下,计数器再次进入下一循环减计数。
时钟模块
为了给计数器74192提供一个时序脉冲信号,使其进行减计数,本设计采纳555组成的多谐振荡电路（即脉冲产生电路）,其大体电路如图2-7示.
其中555管脚图如以下图2-5示，内部电路图2-6示.由555工作特性和其输出周期计算公式可知,其产生的脉冲周期为:
T=（R1+2R2）C。
因此,咱们能够计算出各个参数通过计算确信了R1取15k欧姆,R2取68k欧姆,电容取C为10uF、C1为,.如此咱们取得了比较稳固的脉冲,且其输出周期为1秒.
图2-5555管脚图图2-6555内部电路图
图2-6555多谐振荡电路图
辅助时序操纵模块
为了保证系统的设计要求,在设计操纵电路时,应正确处置各个信号之间的时序关系。
从系统的设计要求可知,操纵电路要完成以下四项功能:
一、闭合“持续”开关和“循环”开关时,要求计数器不灭灯，显示器循环24秒倒计时，无报警信号。
2、闭合“持续”开关和“启动”开关时，要求计时器倒计时，并从“0”突跳到“24”，操纵电路发出报警信号。
3、当“暂停/持续”开关处于“暂停”位置时,
操纵电路封锁时钟脉冲信号CP,计数器暂停计数,显示器上维持原先的数不变，“暂停/持续”开关处于“持续”位置时,计数器继续累计计数。
报警操纵电路图如图2-8所示.
图2-8光电报警电路
当计数到零时,两计数器借位端输出多为低（0）,故本设计将高位片借位BO`2反馈到1PRE`,现在芯片7474取得低电位输出端1Q取得高电位报警灯发光,完成报警功能,而在递减计数时,BO`2端输出为高
（1）,报警灯不报警.
图2-8是辅助时序操纵电路图。
图2-8辅助时序操纵电路图（时钟信号操纵电路）
第三章实验仿真
利用仿真软件ebw512进行实验仿真，仿真结果截图：
第四章实验体会
本次课设是本人到目前为止感觉最成心义也是收成最大的一次实习。
身为自动化的学生，设计是咱们以后必需的技术。
而这次课设恰恰给咱们提供了一个应用自己所学知识的平台。
从通过理论设计，到仿真软件仿真，再到确信具体方案。
整个进程都需要我充分利用所学的知识进行试探、借鉴。
能够说，本次课设是针对前面所学的知识进行的一次比较综合的查验。
总的来讲，这次课设尽管累，但超级充实。
在这次课程设计中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。
因此咱们在设计前必需做好充分的预备，认真查找详细的资料，为咱们设计的成功打下坚实的基础。
若是说前面电路的理论设计是一件何等令人头痛的事，那么安装、调试进程那么是一个考验人耐心的进程，对电路的安装、分析、调试要一步一步来，不能急躁。
因为是在仿真软件上较理论上仍是存在必然的差距，仿真能出来结果的在实际电路不必然就能够出来，这就需要咱们有耐心，寻觅一个比较正确的调试方式。
要做好本次的课程设计，熟练地把握讲义上的理论知识是前提。
如此才能对实验中显现的问题进行必然的分析和解决。
固然能完本钱次设计，更离不开教师辛勤地指导，教师能在百忙中来指导本人，使本人能更好地完成设计。
总之，感激教师的指导！
致谢
感激咱们的指导教师权教师这一段不时刻对咱们的帮忙与辅导,咱们所有人能取得预期的结果的与王教师的和权教师的帮忙是分不开的，每当咱们碰到问题时,向权教师寻求帮忙,权教师老是细心的给咱们指导,为咱们每一个人分析可能出问题的缘故,在外界条件上给了咱们最大的便利。
在咱们仿真电路时显现了问题,我向王教师寻求帮忙,她帮我分析了一下电路,才得以让咱们的课设顺利完成,在验收时权教师细心而又有有耐心,真的打心眼里感激他。
要紧参考文献
一、《PROTEL99电路设计指南》王彦平清华大学出版社2000第1版
二、《数字电子技术基础》阎石高等教育出版社2001
3、《电子电路基础》童诗白高等教育出版社1995第2版
4、《电子技术课程设计指导》高等教育出版社 彭介华 2002
五、《电子电路运算机仿真技术》周常森山东科技出版社2001第一版
六、《电子电路EDA技术》赵世强西安电子科技大学出版社2001第一版
7、《电工学》秦曾煌高等教育出版社2020第七版
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