可预置时间的定时电路
三路抢答器
目录目录 (1)一、引言 (2)二、功能要求与实验目的 (2)1、所要求的功能 (2)2、实验目白 (2)三、电路结构及原理 (3)1、抢答器总体结构框图 (3)2、电路的工作原理 (3)四、元器件介绍与元件清单 (5)1、元器清单 (5)2、74LS04的具体介绍 (5)（1）真值表 (5)（2）基本功能 (5)（3）引脚图和功能结构图 (6)（4）应用实例 (6)3、74LS20的具体介绍 (6)（1）真值表 (6)（2）引脚图和功能结构图 (7)（3）应用实例 (7)4、USB的具体介绍 (8)（1）定义 (8)（2）线序 (8)（3）基本功能 (8)（4）引脚图和功能结构图 (9)（5）应用实例 (9)5、LED灯具体介绍 (10)四、电路的调试与制作 (10)六、总结与体会 (11)七、附录 (11)八、参考文献 (17)引言随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券，股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。
抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。
一般，抢答器的电路主要有四部分组成：数字抢答电路、时序控制电路、报警电路以及可预置时间的定时电路。
其中数字抢答部分有一个CD4511译码器和LED数码管显示器组成，可以将六位抢答者的按钮通过CD4511译码驱动LED数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号。
而时序控制电路的功能是当参赛选手按动抢答器时，使扬声器发声，这时抢答电路和定时电路停止工作。
而且设定的时间60秒到达后若无人抢答，则报警电路工作。
报警电路工作的条件是当设定时间到达后或者有人抢答时，报警电路被输入一个高电平，这时此电路工作。
可预置时间的定时电路是通过74LS121实现的。
但此次我们所制作的是简易的三位抢答器，因而没有定时电路部分，而数码管也用的是发光二极管代替的，因此不能显示分数或者抢答者的序号，只能显示出是否抢答成功。
定时计数器
T1端 TR1 GATE l
≥l
TF1
中断
C/T=1 &
控制
INT1端
2．工作方式1 （ M1M0=01 ，16位定时器/计数器） 由TH1和TL1构成16位加1计数器，其他特性与工作 方式0相同。
振荡器 ÷12 C/T=0 TL1 (8位) T1端 TR1 GATE INT1端 l ≥l TH1 (8位)
第6章
定时/计数器
P132
定时/计数器的结构及工作原理 定时/计数器的工作方式 定时/计数器方式和控制寄存器 定时/计数器的编程举例
6.1 概述
在测量控制系统中，常需要有实时时钟和计数器，以实现 定时（或延时）控制以及对外界事件进行计数。 一、常用的定时（或延时）方法： 软件延时：利用执行一个循环程序进行时间延迟。其特点是 定时时间精确，不需外加硬件电路，但占用CPU时间。因此软 件定时的时间不宜过长。 硬件定时：利用硬件电路实现定时。其特点是不占用CPU时 间，通过改变电路元器件参数来调节定时，但使用不够灵活方 便。对于时间较长的定时，常用硬件电路来实现。 可编程定时器/计数器（硬件+软件）：通过专用的定时器/ 计数器芯片实现。其特点是通过对系统时钟脉冲进行计数实 现定时，定时时间可通过程序设定的方法改变，使用灵活方 便。也可实现对外部脉冲的计数功能。
TL0，#83H P1.0 TH0，#06H P1.1
;送方式字 ;送时间常数 ;送时间常数 ;送控制宇 ;送中断控制字
;等待中断
;重装时间常数 ;控制方波倒相 ;重装时间常数 ;控制方波倒相
RETI DONE2: MOV CPL RETI
【*例3】试用T1方式2编制程序，在P1.0引脚输出周 期为400S的脉冲方波，已知fosc=12MHZ。
硬件定时电路工作原理
硬件定时电路工作原理硬件定时电路是一种通过电子元件来实现定时功能的电路，它能按照设定的时间间隔产生特定的信号或驱动特定的设备工作。
硬件定时电路在各种电子设备中都得到了广泛的应用，例如数字钟、定时器、计数器等。
本文将深入探讨硬件定时电路的工作原理。
硬件定时电路通常由时钟源、计数器和输出控制器组成。
时钟源是整个定时电路的基础，它提供了一个稳定的脉冲信号作为计时的基准。
计数器接收来自时钟源的脉冲信号，并根据设定的预置值进行计数，当计数器达到预设值时，输出控制器就会触发相应的动作。
硬件定时电路的工作原理可以分为以下几个方面来进行说明：1. 时钟信号的生成：时钟信号通常由稳定的振荡器产生，经过分频和输出整形后供给计数器使用。
时钟信号的频率决定了定时电路的计时精度，通常被称为时钟频率。
2. 计数器的工作：计数器是定时电路中的核心部件，它根据时钟信号的脉冲进行计数。
当计数器的计数达到预设值时，就会触发输出控制器进行相应的操作。
3. 预置值的设定：通过设定计数器的预置值，可以实现不同的时间间隔和周期。
预置值可以通过硬件开关、数字输入、或者微控制器来进行设定。
4. 输出控制器的触发：当计数器达到预设值时，输出控制器会触发相应的输出信号，这个输出信号可以驱动LED指示灯、继电器、数码管等实现各种功能。
硬件定时电路通常根据其工作原理可以分为同步定时电路和非同步定时电路。
同步定时电路是指计时器和输出信号的产生是同步的，而非同步定时电路则是指计时器和输出信号的产生是不同步的。
不同类型的定时电路适用于不同的应用场景。
硬件定时电路还可以根据其递增方式进行分类，常见的有二进制递增计数器、BCD递增计数器等。
二进制递增计数器采用二进制码进行计数，而BCD递增计数器则采用十进制BCD码进行计数，各种递增方式都有其适用的场景。
硬件定时电路通过时钟信号、计数器和输出控制器的协同工作，实现了按照设定的时间间隔产生信号或驱动设备工作的功能。
【精品】循环定时器电路图
循环定时器电路图循环定时器电路图循环定时器电路图1、按照电路原理图组装定时器。
2、接6伏电源，调整RP使发光二极管闪烁频率为每秒一次。
或按自己需要调整，则定时时间相应改变。
3、按钮按下“清零”，定时从新开始，发光二极管闪烁发光。
图中电路的接法，定时16秒钟后（发光管闪16下）蜂鸣器间断发声，发光二极管变成长亮。
4、调整印板图最下端的短路线,可成倍地增加延时时间。
（依此为 16、32、64、128、256、512、1024、2048秒，图中位置为16秒）元件清单：（共23件）4011集成电路R1 1MΩ电阻R8 5.1KΩ电阻4040集成电路R2 100KΩ电阻R9 56KΩ电阻9012晶体管R3 150KΩ电阻RP 500KΩ微调电阻发光二极管R4 10KΩ电阻 C1 4.7uF电解电容蜂鸣器（喇叭） R5 15KΩ电阻 C2 0.01uF 瓷片电容按钮R6 1KΩ电阻 D1 1N4148 二极管印刷电路板R7 22KΩ电阻 D2 1N4148 二极管16针排插短路插基于TEC9328可编程定时电路的循环式定时控制器摘要：TEC9328是深圳天潼公司生产的四位定时计数电路，利用它可以对控制对象进行循环控制操作。
文中介绍了它主要特点、引脚功能和内部结构。
并给出了利用TEC9328设计的循环式定时控制器的实际应用电路。
关键词：循环控制定时器 TEC9328在日常生产及工业应用中，有时可能需要对某一控制对象进行循环式控制，即让对象工作一段时间（如1分钟），然后停歇一段时间（如10分钟），再工作一段时间，再停歇一段时间，如此循环地工作下去。
通常的定时器仅能使对象在停歇一段时间后继续工作，而不能实现循环控制。
而基于TEC9328可编程定时电路循环式定时控制器则非常适合于这种循环式的自动控制操作。
1 TEC9328的主要特点TEC9328是深圳天潼微电子公司生产的四位定时计数电路，其主要特点如下：●工作电压范围为3～6V；●采用CMOS工艺，功耗极低，抗干扰能力强；●具有开机复位功能；●采用32768Hz石英晶振；●具有4位BCD码计数器，计数频率小于2MHz，可级连使用；●当时间到达设定值后，器件的G端即有相应的输出。
第4章 时序逻辑电路
建立时间tsetup：输入信号D在时钟边沿到达前需稳定的时间
保持时间thold ：输入信号D在时钟边沿到达后需继续稳定的时间
20
2.4 D触发器
带使能端的D触发器：通过使能端EN信号来控制是否在时钟信号的触
发边沿进行数据的存储。
2选1
多路复用器
EN有效（=1） 选择外部D输入
EN无效（=0） 保持触发器当前的输出
D锁存器状态表、状态图和特征方程
状态转移表
D
Q*
0
1
0
1
D锁存器的时序图
特征方程：Q* = D（C=1）
状态图
D=1
D=0
0
1
D=1
D=0
D
C
Q
18
2.4 D触发器
由一对主、从D锁存器构成
主
D触发器符号
CLK
从
主锁存器
从锁存器
L
写入
不变
上升沿
锁存
开始写入
H
不变
写入
从锁存器只在时钟CLK的上升沿到来时采样主锁存器的输出QM的
• 输出逻辑模块G ：输出函数（现态和外部输入的逻辑函数）
Mealy型：输出依赖于当前状态和当前输入信号
Moore型：输出仅依赖于当前状态，和当前输入信号无关
输出=G(现态,输入)
标准脉冲信号
属于Mealy型时序逻辑电路
6
1.2 时序逻辑电路基本结构
Moore型：输出信号仅依赖于当前状态。
输出=G(现态)
在置位态下，若R输入变为高电平，则经过两级门延迟变为复位态
八路抢答器设计仿真
数字式竞赛抢答器摘要74系列常用集成电路设计的八路数显抢答器的电路主要由五部分组成：数字抢答电路、译码显示电路、可预置时间的定时电路、报警电路以及秒脉冲产生电路。
其中数字抢答电路包括了编码电路和锁存电路，实现了对信号编码和锁存的功能，防止二次抢答的问题；译码显示电路能将抢答到的选手编号直观地显示出来；在定时电路中，主持人可通过时间预设开关预设供抢答的时间，且系统将完成自动倒计时；报警电路则起到声报警功能，当在规定的时间内无人抢答时，系统中的蜂鸣器将发出警报声，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能；秒脉冲产生电路用于为定时电路提供一个频率为1Hz的标准时钟信号。
该抢答器不仅具有智能化的特点，同时采用数字式显示显得很直观，使得运用范围较广且很方便。
关键词：抢答器编码锁存1原理电路的设计1.1基于74系列集成电路的抢答器设计1.1.1设计原理总体方框图如图2所示：图2 抢答器原理框图电路分为主体电路和拓展电路。
主体电路完成基本强大功能，即开始抢答当选手按抢答按钮时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路。
拓展电路完成定时抢答功能。
1.1．2优缺点该电路设计较为复杂，但原理简单，思路明确，而且价格便宜。
其中所用的元件正好是我们在本学期学过的，可以让我们进一步熟悉其功能。
经过综合分析，我决定使用第三种方案作为我的设计方案。
1.2单元电路设计1.2.1抢答电路设计如图3所示为抢答电路图。
电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。
该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。
工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的 R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端＝0，使之处于工作状态。
当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO =1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
预置计数器原理
预置计数器原理
预置计数器是一种数字电路，用于实现对二进制数进行预置。
它通常用于定时器、计时器和状态机等应用中。
预置计数器由一系列触发器和逻辑门构成。
触发器是存储单元，可以存储一个二进制位。
逻辑门则用于控制信号的传输和运算。
在预置计数器中，一个二进制数被加载到触发器中作为初始值。
然后，计数器根据时钟信号递增或递减。
当计数器达到预置的最大值或最小值时，它会重新开始计数或停止计数。
预置计数器可以通过设置预置值来改变计数范围。
当计数器达到预置值时，它会被重新加载为预置的初始值，从而实现循环计数或周期性计数。
预置计数器还可以通过外部输入信号实现条件预置。
当满足特定条件时，计数器可以被预置为指定的值，从而实现计数的控制和调整。
总之，预置计数器是一种重要的数字电路，能够实现对二进制数的预置，并根据时钟信号进行计数。
它在定时和计数应用中起着关键作用，提供了更大的灵活性和控制能力。
可预置数的4位计时器电路图
可预置数的4位计时器电路图计时器在数字电路中是一个常见的电子元件，它用于计算时间和频率。
本文将介绍一个可预置数的4位计时器电路图设计，可以用于实现许多计时器应用。
本设计使用CMOS技术，具有低功耗和高可靠性等优点。
下面，我们将讨论该电路的各个方面以及如何构建它。
设计要求该电路需要满足以下要求：1.实现可预置数值的计时器功能。
2.4个7段数码管用于显示计数结果。
3.使用 CMOS 技术实现，具有低功耗和高可靠性。
电路原理这个电路是由两个主要部分组成: 一个实现可预置计数的计数器和一个7段显示器。
计数器被控制以完成计数任务，而7段显示器用于显示数码。
可预置计数器可预置计数器使用74LS161集成电路(U1~U4)实现。
这是一个4位计数器，每个计数器有一个时钟输入和Ripple Up/Down控制。
此外，它还有4个可读/可写的并行加载预置输入。
这些输入用于预加载计数器，以便从预定值开始计数。
是可预载入计数器的简单示意图：可预载入计数器每个计数器的载入输入 (Pr) 被连接到 AND 门电路，用于根据 Pr-enable 输入和计数器控制信号的状态来控制数字的预置。
这些控制信号由另外一个74LS161( U5) 生成。
4位计数器的所有输出( Q0~Q3) 都被连接到 BCD数码显示器的输入端。
通过将计数器的二进制值转换成对应的BCD值，就可以控制显示器显示正确的数字。
BCD数码显示器本电路采用常见的共阴极式4位BCD数码管(段选型)，其极性为共阴极，因此控制开关使能数字的输出。
每个数字字形由7个LED数码管组成，数字点由一个小LED指示灯表示。
数码管七段输入端是相应位置的数字选择器输入。
使用7447译U4的输出。
码器驱动数码管。
输入信号由计数器的BCD(Q0Q3)输出提供。
选通信号来自计数器U1BCD数码显示器电路图根据上述电路原理和设计要求，下面是可预置数的4位计时器电路的完整电路图：74LS161可预置计数器：Pr5 = /UD0 & /ISEL2 Pr4 = /UD0 & ISEL2Pr3 = /UD1 & /ISEL2 Pr2 = /UD1 & ISEL2Pr1 = /UD2 & /ISEL2 Pr0 = /UD2 & ISEL2U5和U6的接法如下：CP1 = /ISEL0 & /ISEL1CP2 = /ISEL0 & ISEL1CP3 = ISEL0 & /ISEL1CP4 = ISEL0 & ISEL17486异或门的接法如下：/UD0 = CP0 ^ CP1 /UD1 = CP1 ^ CP2/UD2 = CP2 ^ CP3 /UD3 = CP3 ^ CP4数码管(4个)和7447译码器的接法如下：7447 a b c d e f g--------|--|---|---|----|---|---|---NUM0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1NUM1 |1 |0 |0 |1 |1 |1 |1NUM2 |0 |0 |1 |0 |0 |1 |0NUM3 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |0NUM4 |1 |0 |0 |1 |1 |0 |0NUM5 |0 |1 |0 |1 |1 |0 |0NUM6 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0NUM7 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |1NUM8 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0NUM9 |0 |0 |0 |1 |1 |0 |0总结本文介绍了一个可预置数的4位计时器电路图，该电路使用CMOS技术，具有低功耗和高可靠性等优点。
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吉林师范大学信息技术学院课程设计报告
课程名称；数电课程设计
设计题目：可预置时间的定时电路姓名：
专业：电气信息类
班级：级班
学号：
指导教师：
2010年9月6日
吉林师范大学信息技术学院
课程设计题目审批表
课程名称：数电电路课程设计
课程设计题目名称
姓名：指导教师：
摘要：本设计主要介绍555定时器产生多谐振荡器，而且用数码管显示相应的数值，并且可以自己预置时间，电路自动完成清零的功能，本设计预置的是80秒时间，并且发光二极管会发光，用74192来做减计数器。
关键词：振荡器，数码管
Abstract:This design introduces the 555 timer produces more harmonic oscillator, and digital display with the corresponding values, and can own preset time, the circuit automatically reset function, the design of a preset 80 seconds, and light-emitting diode will shine, with 74,192 to do by the counter.
Keyword:Oscillator, the digital control
正文：一电路设计
1 方案比较及设计
（1）用石英晶体振荡器：由于石英晶体振荡器产生的频率很高，至少都为几兆赫兹，我们必须采用分频电路得到秒数量级的信号。
（2）用555定时器构成多谐振荡器：产生的频率比较小，而且很稳定。
在本设计中，采用的是第二种方案，因为用555比较简单，而且效果好，最主要是较易得到较小频率的振荡脉冲。
二系统框图
三各部分电路
（1）脉冲产生电路
用555来产生脉冲，得到的脉冲频率小，而且稳定，并且在此设计中我们还添加一个发光二极管，当可以产生脉冲时，发光二极管会不停的跳动。
电阻值是经过计算而得出，给555供电用的是5V电源。
电路图如下
（2）译码显示
我们用数码管来显示数值，并且用74LS48来驱动数码管显示数值，用共阴极的数码管，数值范围在1~9，可以自己设定时间。
用5V的电源给74LS48供电，并且是8角接地，16接电源。
电路图如下：
在此设计中，采用的是74LS192做减计数器，也用5V电源电，可以预置时间和清零，而且在设计中，安装一个开关，可以实现清零，当按下开关，计数就变为0。
计数器采用74LS192同步十进制可逆计数器，脉冲接减计数器，2片级联，并用模拟集成开关控制其置数端，预置不同报警持续时间，用组合门电路控制清零端，以便到时准确清零报警。
同时用门电路组合控制74LS48灭灯输入端，以便让其不停跳动。
电路图如下：
四画出完整的电路图，并说明其工作原理
五组装调试
（1）使用双踪示波器检测555输出的波形和74LS00输出的波形。
（2）用万用表测量每个元器件是否接地和接电源，一般都是第一排接地，第二排接电源，供电都是5V电源。
（3）测试后的预置的时间可以调节。
（4）误差：在仿真和实际焊接出来的电路一样，能实现相同的功能，但是有时数码管会出现乱码，是由于在焊接中的不稳定造成，还有就是存在虚焊，导线过多和过长。
有时还存在导线中途断开。
（5）排除方法：在焊接电路时，导线尽可能的短，还有尽量选取好的导线，在焊接前都需检测，尽量做到排除干扰。
六设计电路的优缺点和课题的核心及实用价值和展望
优点：（1）线性良好，稳定性好；
（2）时间可以自己调整；
（3）不仅能当定时器用，还可以当倒计时秒表，实现的功能一样，只是原理不一样。
（4）元件比较便宜，实用
缺点：（1）抗干扰能力差；
（2）器件的引脚太多，不容易焊接；
（3）焊接不方便。
课题的核心：利用555定时器产生多谐振荡器。
实用价值及展望：我们可以再加上一个报警器，当到时间时，就会发出报警的提示，这样有利于我们以后的日常生活，如：闹钟，定时器等都是利用同样的原理，用555制作的定时器不仅在现在普遍使用，在将来也会更加实用，还可以实现很多其他功能。
而且它的价格比较便宜，实用。
七心得体会
通过这次可预置时间的定时电路的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于555定时器产生多谐振荡器的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真，仿真成功之后才实际接线的。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为在实际接线中有着各种各样的条件制约着。
而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为元器件本身的特性而能够成功。
所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方案。
两个星期的学习，不仅让我学会了很多元件的使用，而且让我明白我们应该更好的学好专业知识，虽然这次我们做的只是一个小小的电路板，但是里面却有很多值得我们学习的，例如怎么焊接，怎么连线等等。
不管是在学习中还是生活中，我们都应该学会认真和细心。