第一章 设计任务及要求
1.1设计基本要求
1. 具有24秒计时功能。
2. 设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。
3. 在直接清零时，要求数码显示器灭灯。
4. 计时器为24秒递减时, 计时间隔为1秒。
5. 计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，蜂鸣器要报警、发光二极管亮灯。
1.2 设计任务及目标
2.熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能
3.进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求
4.写出完整、详细的课程设计报告
第二章 总体参考方案
2.1 设计原理
24秒计时器的总体参考方案框图如下图所示。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控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。 24S设计总体框图
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路由74HC4511卵黄磷蛋白和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二
极管和鸣蜂器代替。
主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。
2.2 设计方案
分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。
当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码器显示电路显示“24”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/连续开关拨在暂停位置上时，计时器停止计数，处于保持状态；当暂停/连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。
第三章 单元电路设计
3.1 秒脉冲发生器
555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和开关管的通断。用555定时器构成多谐振荡器电路如上图，电路没有稳态，只有两个暂稳态，也不需要外加触发信号，利用电源Vcc通过R
14和R15向电容C充电，使Uc逐渐升高，升到2/3Vcc时，Uo跳变到低电平，放电端导通，这时，电容器C通过电阻R14和D端放电，使Uc下降，降到1/3Vcc时，Uo跳变到高电平，D端截止，电源Vcc又通过R15和R14向电容C充电。如此循环，振荡不停，电容器C在1/3Vcc和2/3Vcc之间充电和放电电路。
T=0.7C2（R1+2R2）=1.078s可近似 1s，但是电路容易受温度及电阻电容精度影响，误差较大，适用于粗略的场合。
3.2 74LS192构成24减计数器
24秒减法计数器采用74LS192设计，74LS192是十进制同步加法|减法计数器，采用8421BCD码编码，具有直接清零 异步置数功能。
CPU | CPD | LD' | CR | 操作 |
× | × | 0 | 0 | 置数 |
↑ | 1 | 1 | 0 | 加计数 |
1 | ↑ | 1 | 0 | 减计数 |
× | × | × | 1 | 清零 u型玻璃幕墙 |
| | | | |
由上述74LS192功能表看出，当LD=1时，CR=0，CPD=1时，如果有时钟脉冲加到CPU端，则计数器在预置数的基础上进行加法计数，当计数到9（1001），CO端输出进位下降沿跳变脉冲；当LD=1，CR=0，CPU=1时，如果有时钟脉冲加到CPD端，则计数器在预置数的基础上进行减法计数，当计数到0（0000）
时，BO端输出借位下降沿跳变脉冲。由此设计出三十进制减法计数器，预置数位 N=（00100100）=（24）,当低位计数器的借位输出端BO输出借位脉冲时，高位计数器材进行减法计数。当计数到高 低位计数器都为0时，高位计数器的借位输出端BO输出借位脉冲，使N3置数端LD=0,则计数器完成置数置零，在CPD端输入脉冲的作用下，进行下一循
环的减法计数。
3.3译码显示模块
用4511驱动数码管。U10的A（15脚）、B（1脚）端接高电平，C（9脚）、D（10脚）接
地，U11的A、B、C、D均接地。当两个74LS192的置数端（11脚）来个低电平时，由于复位端（14脚）接地，计数器被置为24，且每来一个脉冲计数器开始倒计时。
74HC4511功能表
十进制 | 输入 | LE | 输出 |
| /LT | /BI | A | B | C | D | | QA | QB | QC | QD | QE | QF | QG |
0 | 智能电位器 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 联合签名 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
4 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
5 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
6 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
7 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
8 | 1 | 1 | 1 | 0 | 覆盖膜0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
9 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| | | | | | | | | | | | | | | |
3.4报警电路模块
当计数器满24个脉冲，高位计数器U10的BO端输出低电平，一方面将与门一个输入端置零，另一方面点亮发光二极管，发出报警信号。需要说明的是，当输入端置零的时候，74LS192的输入端被封锁，所以数码管显示一直停在00。
3.5 控制电路部分
3.5.1 清零功能
通过对74LS192的CLR（14号引脚）控制，实现清零操作。
3.5.2 置数功能
夜光标牌通过对74LS192的LOAD（11号引脚）控制，实现置数操作。
3.5.3 暂停、启动功能
通过对秒脉冲的OUT（3号引脚）端控制，实现暂停、启动功能。
3.5.4直接清零（灭显示器）
通过对BI引脚的控制，实现显示器的亮灭。
第四章 电路仿真（附图说明各部分功能的实现）
电路采用Multisim软件进行仿真，仿真前须明白：在仿真软件上能仿真出结果的设计电路并不代表在实际电路中能得到同样的结果；仿真不出结果的电路也并不代表在实际电路中得不出结果。仿真只是给我们提供一个环境去验证一下自己的设计电路。
电路安装完毕后，必须经过调试才能正常工作。通常采用以下两种调试方法：
1）单元调试：把电路按照框图上的功能分成若干个单元分别进行调试，然后再完成各个单元电路调试的基础上逐步扩大调试范围，最后进行整个电路的调试。对于新设计的电路而言，这种方法即便于调试，又能及时发现和解决问题，该方法适用于课程设计。
2）待整个电路安装完毕后，再对电路进行调试，这种方法适用于产品。
调试时需要记录各个部分的测试数据及波形，以便于分析和运行时的参考。
仿真各部分功能的实现
4.1 开始状态
当单刀双刃开关调到置数端，处于初始状态，数码管显示24；
4.2 置数、启动
当单刀双刃开关调到置数端，数码管显示24；当单刀双刃开关调到调到高电平端（+5V），数码管显示（24到0跳变如下图）；
4.3 暂停、启动
单刀双掷开关A接低电平时为清零状态，当A由低电平转换到高电平时，电路启动，开始计时。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议