1、華北科技學(xué)院課程設(shè)計一. 設(shè)計任務(wù)和要求倒計時計時器的用途很廣泛。它可以用做定時，控制被定時的電器的工作狀態(tài)，實現(xiàn)定時開或者定時關(guān)，最長定時時間為999分鐘。它還可以用做倒計時記數(shù)，最長記時時間為999秒，有三位數(shù)碼管顯示記數(shù)狀態(tài)。用三個可預(yù)置數(shù)的減計數(shù)器組成三個二-十進制減計數(shù)器。用三個譯碼器和三個LED數(shù)碼顯示器，COMSS電路組成秒/分選擇器。另外有控制電路，控制器隨著計數(shù)器計數(shù)的狀態(tài)發(fā)生改變，計時期間，用電氣開關(guān)斷開。當(dāng)計時完畢時，用電氣開關(guān)閉合。(1)用三個可預(yù)置數(shù)的減計數(shù)器組成三個二-十進制減計數(shù)器。(2)用三個譯碼器和三個LED數(shù)碼顯示器，COMSS電路組成秒/分選擇器。二. 設(shè)

2、計的作用與目的(1) 實現(xiàn)定時開或者定時關(guān)，最長定時時間為999分鐘。(2）用做倒計時記數(shù)，最長記時時間為999秒。三. 倒計時計時器的設(shè)計1.倒計時計時器系統(tǒng)概述用時鐘脈沖發(fā)生器來產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖，即輸出周期為1秒的方波脈沖，將該方波脈沖信號送到計數(shù)器74LS192的CP減計數(shù)脈沖端,再通過譯碼器74LS48把輸入的8421BCD碼經(jīng)過內(nèi)部作和電路“翻譯”成七段（a，b，c，d，e，f，g）輸出，顯示十進制數(shù)，或者將該方波脈沖信號送到減法計數(shù)器CD40110的CP減計數(shù)脈沖端,通過計數(shù)器把8421BCD碼經(jīng)過內(nèi)部作和電路“翻譯”成七段（a，b，c，d，e，f，g）輸出，顯示十進制數(shù)，然

3、后在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置開關(guān)或控制電路即可實現(xiàn)計數(shù)器的直接清零，啟動和暫停/連續(xù)、譯碼顯示電路的顯示。在74LS192輸入端設(shè)置4個開關(guān)，通過開關(guān)的高低電平狀態(tài)從而實現(xiàn)999秒內(nèi)任意時間的倒計時。在電路中加入停止器使其倒計時到000時停止計時并且蜂鳴器響。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖2. 555定時器制成多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩器，接通電源后不需外加觸發(fā)便能產(chǎn)生矩形脈沖。 我們用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器的原理很簡單,只要將施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)RC積分電路接回輸入端即可。當(dāng)接通電源以后,因為電容上的初始電壓為0,所以輸出為高電平,并開始經(jīng)電阻R向電容C充電,當(dāng)充到輸入電壓為Vi

4、=Vt+時,輸出電壓跳變?yōu)榈碗娖?電容C又經(jīng)過電阻R開始放電。當(dāng)放至Vi=Vt-時,輸出電位又跳變?yōu)楦唠娖?電容C重新開始充電,如此周而復(fù)始,電路便不停的振蕩。振蕩周期為T=T1+T2=(R1+2R2)CLn2。 3.計數(shù)器電路的原理與分析計數(shù)器是一個用以實現(xiàn)計數(shù)功能的時序邏輯部件，它不僅可以用來對脈沖進行計數(shù)，還常用做數(shù)字系統(tǒng)的定時、分頻和執(zhí)行數(shù)字運算以及其他特定的邏輯功能。本次課程設(shè)計中選用74LS192來實現(xiàn)要求的減法計數(shù)功能。74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。74LS192其引腳排列及邏輯符號如圖2圖2 74LS192 管腳圖UP為加計數(shù)時鐘輸入端CPU為進位輸出：1001

5、狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出，CPD為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。D0D3為數(shù)據(jù)輸入端Q0Q3為數(shù)據(jù)輸出端74LS192 的功能表如圖3：圖3 74LS192 的功能表用三個74LS192構(gòu)成的減計數(shù)器如圖474LS192是可預(yù)置的十進制同步加/減計數(shù)器，計數(shù)器初始狀態(tài)與減法還是加法無關(guān)。計數(shù)器有清零引腳MR，清零后，不論出于加減狀態(tài)，計數(shù)器輸出均為0。計數(shù)器還具有加載功能，加載后，計數(shù)器不論原先是什么值，輸出為加載值。 不進行清零和加載操作，計數(shù)器一直循環(huán)計數(shù)，無所謂從哪里開始。減法計數(shù)時，0變9時，借位輸出有效，從這個角度講，可以認(rèn)為從9開始，就如加計數(shù)是9變0時進位，可以認(rèn)為從0開始在LD為

6、高電平時輸出端則輸出為你設(shè)置的那個數(shù)。圖4 減計數(shù)器74LS192輸入端4個開關(guān)，可以實現(xiàn)999秒內(nèi)任意時間的倒計時。通過開關(guān)的高低電平狀態(tài)，給74LS192 置數(shù)。 J1、J2、J3、J4負(fù)責(zé)U7的置數(shù)接高電平有效低電平無效，實現(xiàn)百位數(shù)字0-9的調(diào)節(jié)；J5、J6、J7、J8負(fù)責(zé)U8的置數(shù)接高電平有效低電平無效，實現(xiàn)十位數(shù)字0-9的調(diào)節(jié)；J9、J10、J11、J12負(fù)責(zé)U9的置數(shù)接高電平有效低電平無效，實現(xiàn)個位數(shù)字0-9的調(diào)節(jié)；J13控制U7、U8、U9的置數(shù)端來控制置數(shù)是否有效；J14暫停器；J15壓控開關(guān)，高電位時導(dǎo)通。4.譯碼器和顯示管的原理與分析A:74LS47芯片是一種常用的七段數(shù)碼

7、管譯碼器驅(qū)動器，常用在各種數(shù)字電路和單片機系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中。74LS47其引腳排列如圖5圖5 74LS47 管腳圖74LS192 的功能表如圖6圖6 74LS192 的功能表B:顯示管（陰極射線管）：是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢妶D像的電子束管。它通常是指用于顯示圖形、字符的電子束管。譯碼器和顯示管如圖7圖7譯碼器和顯示管5.停止器的原理與分析 通過使用與非門、非門、壓控開關(guān)、和蜂鳴器實現(xiàn)倒計時計時器到000時停止計時，而不是進入下一個計時周期。 與非門（英語：NAND gate）：是數(shù)字電路的一種基本邏輯電路。若當(dāng)輸入均為高電平（1），則輸出為低電平（0）；若輸入中至少有一個為低電平（0），則輸出為高

8、電平（1）。與非門可以看作是與門和非門的疊加。非門（英文：NOT gate）：又稱非電路、反相器、倒相器、邏輯否定電路，簡稱非門，是邏輯電路的基本單元。非門有一個輸入和一個輸出端。當(dāng)其輸入端為高電平（邏輯1）時輸出端為低電平（邏輯0），當(dāng)其輸入端為低電平時輸出端為高電平。也就是說，輸入端和輸出端的電平狀態(tài)總是反相的。非門的邏輯功能相當(dāng)于邏輯代數(shù)中的非,電路功能相當(dāng)于反相,這種運算亦稱非運算。 停止器圖 如圖8 圖8 停止器圖四. 仿真與結(jié)果分析1. MULTISIM軟件簡介：Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計

9、工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。2. 倒計時計時器仿真倒計時計時器仿真圖如圖10圖11 圖10 倒計時計時器仿真圖片圖11 倒計時計時器仿真圖片上圖為倒計時計時器仿真時由

10、011倒計時到000時電路的狀態(tài)此時蜂鳴器響。五. 心得體會經(jīng)過兩個星期的實習(xí)，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很

11、多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。通過實習(xí)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩電子設(shè)計為我們的社會付出。我想說，設(shè)計確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學(xué)習(xí)中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設(shè)計也是一個團隊的任務(wù)，一起的工作

12、可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了；我想說，確實很累，但當(dāng)我們看到自己所做的成果時，心中也不免產(chǎn)生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操 作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。六. 附錄1.元器件明細表：2.原理圖 七. 參考文獻1.朱小龍、梁秀榮主編， 電工電子實驗與課程設(shè)計指導(dǎo)，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，20142.顧斌