30秒定时器课程设计论文.doc

安 康 学 院电子技术课程设计报告书课题名称：30秒定时器姓 名：刘XX学 号：2010222xxx院 系：电子与信息工程系专 业：电子信息工程指导教师：吕方兴 张兴辉时 间：2012年06月课程设计项目成绩评定表一、设计任务及要求：1、设计任务：设计一个具有30秒定时功能的电路。2、要 求：1.30秒计时功能，两位数字显示，计时间隔为1秒。2.进行30秒减计时，每次减计时结束后，发光二极管点亮，显示器显示00。3.设置外部开关，可使计时器直接清零，启动计时，暂停/连续计时。指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语：本课程设计具有一定的理论意义和实际价值，综合运用了所学知识解决问题，结论正确，有创新理解。另外，论文格式正确，结构清晰，语言通顺流畅，是一篇不错的论文。指导教师签名： 年 月 日 三、成绩评定：指导教师签名： 年 月 日四、系部意见：系部盖章： 年 月 日设计项目成绩评定表电子与信息工程系 2012年6月 课程设计报告书目录设计报告书目录一、设计目的1二、设计思路1三、设计过程13.1、系统方案论证13.2、模块电路设计23.2.1 秒脉冲电路23.2.2 减计数电路33.2.3 译码和数码显示电路43.2.4 时序控制电路5四、系统调试与结果64.1、秒脉冲电路的测试64.2、减计数和译码电路的测试64.3、控制电路的测试74.4、整机电路的测试8五、主要元器件与设备9六、课程设计体会与建议96.1、设计体会96.2、设计建议9七、参考文献1030秒定时器设计一、设计目的1、熟悉集成电路的引脚安排。2、掌握芯片的逻辑功能及使用方法。3、了解面包板结构及其接线方法。4、学习常用数字电路的设计过程。5、学习用Multisim进行电路的仿真调试。6、熟悉常见的数字集成电路芯片。7、培养独立对电路进行分析和纠错的能力。二、设计思路1、设计秒脉冲电路。2、设计减计数电路。3、设计译码和数码显示电路。 4、设计时序控制电路。三、设计过程3.1、系统方案论证秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路外部操作开关30秒定时器总体方框图如图1所示。图1 秒定时器原理框图30秒定时器主要由秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示器四部分组成，如图1。计数器完成30秒减计时功能，而控制电路是直接控制计数器的清零、启动计时、暂停/连续计数、译码显示功能。操作直接清零开关时能够使计数器清零并且使数码显示器显示00；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（脉冲信号），同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30秒；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于封锁状态，计数器停止计数；当暂停/连续断开时，计数器连续计数1。3.2、模块电路设计包括秒脉冲电路、减计数电路、译码和数码显示电路及时序控制电路。3.2.1 秒脉冲电路秒脉冲电路如图2所示。图2 秒脉冲电路利用555定时器和外接原件构成多谐振荡器。THR和TRI直接相连，电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1和R2向C充电，以及C通过R2向DIS端放电，使电路产生振荡。最后接D触发器进行2分频，同时对波形进行整形2。3.2.2 减计数电路减计数电路如图3所示。图3 减计数电路减计数电路如图3所示。计数器74HC192是具有异步清零、异步预置功能的双时钟十进制同步加减计数器。当J1接5V时，CR为高电平，计数器清零。当J2接地时，LD为低电平，计数器置数30。当CR为低电平，LD为高电平，UP为高电平，由DOWN输入计数脉冲，计数器进行减计数。当UP和DOWN都为高电平时，计数器保持当前状态3。3.2.3 译码和数码显示电路译码电路如图4所示。图4 译码和数码显示电路译码器将各级十进制计数器的计数结果进行二十进制编码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。4511为BCD七段锁存数码驱动器，其输入端A、B、C、D分别接计数器的输出端Q0，Q1，Q2，Q3；输出端AG分别接数码显示器的七段AG。数码显示器选用七段共阴极半导体显示器。译码器和显示器之间分别串入七个限流电阻（选用集成双列排阻），以防止电流过大而烧坏数码管。3.2.4 时序控制电路控制电路如图5所示。图5 时序控制电路U1A和U2B的输入端是个位和十位计数器的借位输出端，J1是暂停连续开关。开关J1打向右时，U6输出高电平，控制门U7打开，秒脉冲信号可以通过控制门U7使计数器进行减计数；开关J1打向左时，U6输出低电平，U7关闭，秒脉冲信号被封锁，计数器处于锁存状态。计数器进行30秒倒计时后，十位计数器和个位计数器同时借位，U1A和U2B的输入端均为低电平，控制门U4输出低电平，二极管发光，同时U8关闭，计数器不再进行计数，并显示00。四、系统调试与结果4.1、秒脉冲电路的测试使用频率计测试秒脉冲电路的输出频率，结果如图6所示。频率基本符合要求。图6 秒脉冲电路的输出频率4.2、减计数和译码电路的测试将减计数电路和译码电路进行连接，如图7所示。图7 减计数和译码电路的测试图使用Word Generator代替秒脉冲电路，给Word Generator设定为1Hz的频率。经过测试，该电路可以进行启动、减计时、直接清零的功能。4.3、控制电路的测试控制电路的测试电路如图8所示。图8 控制电路的测试图使用Word Generator代替秒脉冲电路，给Word Generator设定为1Hz的频率。同时用示波器观察输出波形。经测试，秒脉冲信号可以通过，示波器图像如图9所示。图9 控制电路输出图4.4、整机电路的测试图10 整机电路图将四部分电路按图10连接。经测试，该电路可以完成30秒正常计时，并且在计时完成时，二极管长亮。在计时过程中，可以暂停、继续、直接归零。完全符合要求。五、主要元器件与设备集成电路：74HC192两个，4511两个，74HC74一个，4011一个，4069一个。其它：集成双列排阻（270*7）两个，555时基电路一个，七段共阴极半导体显示器两个，LED一个，直流电源、电阻、电容、开关若干。六、课程设计体会与建议6.1、设计体会通过这次对30秒定时器的设计，让我了解了一般定时器的工作原理，更让我加巩固了对所学知识的应用能力。在这次设计中，秒脉冲电路遇到了比较多的问题。参考资料中给出的是石英晶体振荡产生1赫兹的脉冲，但是在仿真实验中，石英晶体并不能正常工作。后来我请教了吕方兴老师，老师给我的建议是使用555时基电路来代替。我又查阅了其他资料，决定用555时基电路来产生秒脉冲。用频率计测试后，该电路可以产生符合要求的脉冲。通过这次课程设计，让我感受到，把理论知识转化为实际应用非常重要。很多电路在理论上是成立的，但是在测试中就遇到了问题。我在以后的学习中，一定要加强对自己实际应用能力的培养。6.2、设计建议我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。七、参考文献1杨志忠.电子技术课程设计.北京:机械工业出版社,2008;2王庆春.新编数字电子技术实验教程.安康:安康学院出版社,2010;3杨志忠,卫桦林.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社,2009.10 电子与信息工程系 2012年6月