计时器电路设计
30秒倒数计时器设计课件
一．实验目的理解倒计时器工作原理，实现以中小规模集成电路设计计时器的方法，它是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
它是由时钟脉冲产生电路、计数电路、译码驱动及显示电路、报时电路及电源电路组成。
时钟脉冲采用555定时器构成多谐振荡电路产生，通过EDA软件Multisim10绘制了电子电路仿真原理图，并进行仿真，同时用万能板焊接制作了硬件实现电路。
二．系统原理框图图1系统原理框图一．1秒脉冲发生器：秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。
实现这样矩形波的方法很多，可以由非门和石英振荡器构成，可由单稳态电路构成，可以由施密特触发器构成，也可以由555点哭构成等。
不同的电路队矩形波频率的精度要求不同，由此可以选用不同电路结构的脉冲信号发生器。
本实验中由于脉冲信号作为计数器的计时脉冲，其精度直接影响计数器的精度，因此要求脉冲信号有比较高的精度。
一般情况下，要做出一个精度比较高的频率很低的振荡器有一定的难度工程上解决这一问题的办法就是先做一个频率比较高的矩形波震荡器，然后将其输出信号通过计数器进行多级分项，就可以得到频率比较低精度比较高的脉冲信号发生器，其精度取决于振荡器的精度和分级项数。
2．30秒减法计数器： 30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。
3.控制电路按照系统的要求，电路应该完成以下4个功能；1）当操作直接清零按键时，要求计数器清零。
2）当启动按键闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，显示器显示30秒字样。
当启动按键释放时，计数器开始减法计数。
3）当暂停连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示器显示原来的数，而且保持不变，当暂停连续开关处于连续状态时，计数器正常计数，另外，外部操作开关都应该采取消抖措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。
24秒倒计时器的设计解析
赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书2.2 单元模块2.2.1 信号发生部分秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。
电路图如下图所示。
当开关断开时，555定时器产生周期为1s的脉冲；当开关闭合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入74LS192中，故74LS192在保持状态，即实现暂停功能。
图2 信号发生电路2.2.2 倒计时部分24秒倒计时电路。
这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。
计数器的倒计时功能。
用两片74LS192分别做个位（低位）和十位（高位）的倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“24”倒计到“00”然后停止，所以，这里的高位不需要做成六十进制的计数器。
因为预置的数不是“00”，所以我选用置数端LOAD来进行预置数。
时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位（低位）的down端，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。
低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。
两片计数器具体接法。
Vcc、UP接+5V电源，GND接地；时钟脉冲从与门输出后接到低位的down，然后从低位BO’接到高位的down；输入端低位C、高位B接电源，其他引脚和CLR都接地。
LOAD接到开关C的活动端，C 的另外两引脚分别接G的活动端和地。
而G的另外两个引脚分别接到电源和地。
图3 24秒倒计时电路2.2.3 停止控制电路倒数计数器到零时，需要将电路转换到“24”并且停住。
现在选取计数器到零的状态24秒计到“00”，从各引脚引出线接到二脚与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平（其余时间为高电平）控制LD。
使电路转换到“24”。
由于数字99是在很短的时间才能看到，用肉眼是看不到的，于是能实现从“00” 到“24”的转换。
再通过与非门所组成的触发器的输出端输出低电平，使74LS192处于保持状态。
这样就实现了转换并停止的电路。
24秒倒计时器的设计和制作(停在00)
24秒倒计时器的设计和制作一、计时器概述1、计时器的特点及应用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、设计任务及要求1、用小规模集成电路设计24秒倒计时电路；2、用555定时器产生1Hz的标准脉冲信号；3、当计时器显示00，同时报警；4、计时器应具有清零、启动、暂停/继续计时等控制功能。
二、电路设计原理及单元模块1、设计原理24秒计时器的总体参考方案框图如图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控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。
图1—方案框图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。
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74LS48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。
2、设计方案此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。
在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。
此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。
3、单元模块3.1各个元器件功能3.1.1、555定时器555 定时器的内部电路框图如图3-1-1所示。
图3-1-1 555内部电路框它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。
电子电工实验报告——数字计时器
南京理工大学电子电工综合实验（Ⅱ）--数字计时器实验报告专业：通信工程班级：9141042202姓名：许雪婷学号：9141133702082016年09月目录一、实验目的、要求及内容；二、器件引脚图及功能表；三、各单元电路的原理、设计方法及逻辑图；四、数字计时器电路引脚接线图；一、 实验目的、要求及内容1.实验目的① 掌握常见集成电路实现单元电路的设计过程。
② 了解各单元再次组合新单元的方法。
2.实验要求实现00’00”—59’59”的可整点报时的数字计时器。
3.实验内容① 设计实现信号源的单元电路。
（KHz F Hz F Hz F Hz F 14,5003,22,11≈≈≈≈） ② 设计实现00’00”—59’59”计时器单元电路。
③ 设计实现快速校分单元电路。
含防抖动电路（开关k1,频率F2,校分时秒计时器停止）。
④ 加入任意时刻复位单元电路（开关K2）。
⑤ 设计实现整点报时单元电路（产生59’53”,59’55”,59’57”,三低音频率F3,59’59”一高音频率F4）。
二、器件引脚图及功能表元件清单：集成电路：NE555 一片，CD4040 一片，CD4518 二片，CD4511 四片，74LS00 三片，74LS20 一片，74LS21 三片，74LS74 一片。
电阻：1KΩ一只，3KΩ一只，150Ω四只。
电容：0.047uF 一只。
LED共阴双字屏二块。
1、NE555图1-1 NE555引脚图图1-2 NE555逻辑功能表2、CD4040图2-1 CD4040引脚图图2-2 CD4040功能表3、CD4518图3-1 CD4518引脚图图3-2 CD4518功能表4、CD4511图2-1 CD4511引脚图图2-2 CD4511逻辑功能表5、74LS0074LS00是一种集成了4个与非门的集成电路。
图5-1 74LS00引脚图图5-2 与非门逻辑表6、74LS2074LS20同样是一种与非门集成电路，与74LS00不同的是它的每个与非门有4个输入端。
数字电路技术基础-倒计时器实验
倒计时器实验实验要求设计25分钟倒计时器，输入为key1和key2，初始状态为数码管显示2500。
通过key1控制切换计数与暂停状态。
当key1按下时，开始倒计时，再次按下，暂停计时。
通过key2控制置初值。
暂停状态下，当key2按下时，回到初始状态，数码管显示2500。
设计暂不考虑倒计时到0000时的处理，要做处理需要增加输入（计数到零时的标志位）和状态（归零状态）。
提示：上节课完成的25分钟倒计时可以增加两个输入，一个为计数使能端，一个为置数端。
使用课前预习的状态机模块，控制25分钟倒计时模块。
调试时，可先使用开关作为状态机的按键输入，测试没有问题后，再加入按键控制。
1.源代码1)counter25_top.v`timescale 1ns / 1psmodule counter25_top(input wire clk,input wire key1,input wire key2,output wire[6:0]a_to_g,output wire[3:0]an);wire jinwei;wire a;wire b;wire anjian1,anjian2;Sec_pule_generator U0(.clk(clk),.sec_pule(jinwei));ButtonEdgeDetect U3(.clk(clk),.button(key1),.rise(anjian1));ButtonEdgeDetect U4(.clk(clk),.button(key2),.rise(anjian2));State U1(.clk(clk),.key1(anjian1),.key2(anjian2),.cnt_en(a),.load(b));counter25 U2(.clk_sec(jinwei),.clk(clk),.cnt_en(a),.load(b),.a_to_g(a_to_g),.an(an));Endmodule2)ButtonEdgeDetect.v module ButtonEdgeDetect(input clk,input button,output reg rise);reg[7:0] samp;initialbeginrise=0;samp=8'b0000_0000;endalways @(posedge clk)samp<={samp[6:0],button};always @(posedge clk)if(samp==8'b0000_0001)rise<=1'b1;elserise<=1'b0;// always @(posedge clk)// if(samp==8'b1111_1110) // fall<=1'b1;// else// fall<=1'b0;Endmodule3)Sec_pul_genterator.v `timescale 1ns / 1psmodule Sec_pule_generator( input clk,output reg sec_pule);parameter M=24;reg [M:0] cnt;initial cnt=25'b0;always@(posedge clk)beginif(cnt==10000000)cnt<=0;elsecnt<=cnt+1;endalways@(posedge clk)beginif(cnt==10000000)sec_pule<=1;elsesec_pule<=0;endendmodule4)counter25.v`timescale 1ns / 1psmodule counter25(input wire clk,input wire clk_sec,input wire cnt_en,input wire load,output reg[6:0]a_to_g, output reg[3:0]an);reg [15:0] cnt25;reg carry;initial begincnt25[3:0]=0;cnt25[7:4]=0;cnt25[11:8]=5;cnt25[15:12]=2;endalways@(posedge clk_sec)beginif(cnt_en==1&&load==0)begincarry<=0;if(cnt25[3:0]==0&&cnt25[7:4]==0&&cnt25[11:8]==5&&cnt25[15:12]==2) begincnt25[3:0]=9;cnt25[7:4]=5;cnt25[11:8]=4;cnt25[15:12]=2;endelse begincnt25[3:0]<=cnt25[3:0]-1;if(cnt25[3:0]==0)begincnt25[3:0]<=9;cnt25[7:4]<=cnt25[7:4]-1;endif(cnt25[7:4]==0&&cnt25[3:0]==0)begincnt25[7:4]<=5;cnt25[11:8]<=cnt25[11:8]-1;endif(cnt25[11:8]==0&&cnt25[7:4]==0&&cnt25[3:0]==0)begincnt25[11:8]<=9;cnt25[15:12]<=cnt25[15:12]-1;endif(cnt25[15:12]==0&&cnt25[11:8]==0&&cnt25[7:4]==0&&cnt25[3:0]==0) begincnt25[3:0]<=0;cnt25[7:4]<=0;cnt25[11:8]<=5;cnt25[15:12]<=2;carry<=1;endendendelse if(cnt_en==0&&load==0)begincnt25[3:0]<=cnt25[3:0];cnt25[7:4]<=cnt25[7:4];cnt25[11:8]<=cnt25[11:8];cnt25[15:12]<=cnt25[15:12];endelse if(cnt_en==0&&load==1)begincnt25[3:0]<=0;cnt25[7:4]<=0;cnt25[11:8]<=5;cnt25[15:12]<=2;endendwire rst_n=1'b1;wire [15:0]x;assign x[3:0]=cnt25[3:0];assign x[7:4]=cnt25[7:4];assign x[11:8]=cnt25[11:8];assign x[15:12]=cnt25[15:12];reg[18:0]clkdiv;always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)clkdiv<=19'd0;elseclkdiv<=clkdiv+1;endwire [1:0]bitcnt;assign bitcnt=clkdiv[18:17];always @* beginif(!rst_n)an=4'd0;elsean=4'd0;an[bitcnt]=1;endreg [3:0]digit;always@(*)beginif(!rst_n)digit=4'd0;elsecase(bitcnt)2'd0:digit=x[3:0];2'd1:digit=x[7:4];2'd2:digit=x[11:8];2'd3:digit=x[15:12];default:digit=4'd0;endcaseendalways @(*) beginif(!rst_n)a_to_g=7'b1111111;elsecase(digit)0:a_to_g=7'b1111110;1:a_to_g=7'b0110000;2:a_to_g=7'b1101101;3:a_to_g=7'b1111001;4:a_to_g=7'b0110011;5:a_to_g=7'b1011011;6:a_to_g=7'b1011111;7:a_to_g=7'b1110000;8:a_to_g=7'b1111111;9:a_to_g=7'b1111011;4'b1111:a_to_g=7'b0000000;default a_to_g=7'b1111110;endcaseendendmodule2.RTL分析3.仿真波形4.实验结果实验演示见附件中的视频。
如何设计一个简单的计时器电路
如何设计一个简单的计时器电路计时器是一种常见的电子设备，用于测量和显示时间的工具。
设计一个简单的计时器电路可以通过使用特定的电子元件和电路配置来实现。
在本文中，将介绍一个基于555定时器的简单计时器电路设计方案。
一、材料准备在设计计时器电路之前，需要准备以下材料：1. NE555定时器芯片2. 电阻（一般为10kΩ）3. 电容器（一般为10μF和100nF）4. 开关5. LED灯6. 蜂鸣器（可选）7. 面包板8. 连接线二、电路设计1. 连接NE555定时器芯片将NE555芯片插入面包板中，并根据芯片引脚连接以下电子元件：- 将芯片的1脚连接到电阻和电容器的共同连接点。
- 将芯片的4脚连接到正电源（一般为5V）。
- 将芯片的8脚连接到负电源（一般为地线）。
- 将LED的正极连接到芯片的3脚，负极连接到地线。
- 将蜂鸣器的正极连接到芯片的3脚，负极连接到地线（可选）。
- 将开关连接到芯片的2脚和地线之间。
2. 设置计时器工作模式根据计时器需要的工作模式，调整电阻和电容器的数值以达到所需的时间间隔。
设置电阻和电容器的数值可以控制计时器的工作周期。
- 对于短时间间隔，可以选择较小的电阻和电容器数值。
- 对于较长时间间隔，可以选择较大的电阻和电容器数值。
3. 电源接入将正电源和负电源连接到面包板上的对应引脚，确保电路能够正常工作。
4. 调试和测试当所有元件连接完成后，打开开关，计时器电路将开始运行。
LED 灯会闪烁或者蜂鸣器会发出声音，表示计时器正常工作。
可以通过修改电阻和电容器的数值来调整计时器的时间间隔。
五、总结本文介绍了一个基于NE555定时器芯片的简单计时器电路设计方案。
通过合理的连接和调整电阻、电容器的数值，可以实现所需的计时功能。
这个简单的计时器电路可以应用于许多场景，如实验室实验、比赛计时、家庭日常使用等。
读者可以根据具体需求进行进一步的改进和扩展。
希望本文对您有所帮助！。
基于51单片机的9999秒倒计时器设计
熟悉毕业设计方案，查阅相关资料
完成方案的初步设计，开题报告
电路的仿真和PCB板的设计
软件流程的设计和软件的编写
完成软件的编写与调试
硬件电路的装配与调试
电路的软硬件综合调试
完成毕业设计
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.北京航空航天大学出版社，1998
[2] 李广弟.单片机基础［Ｍ］.北京航空航天大学出版社，1994
A
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1
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5.3LED 数码管显示方式
LED显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。
静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。
①一个8位CPU；
②一个片内振荡器和时钟电路；
③4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片内有无ROM）；
数字计时电路设计
数字计时电路设计摘要:数字计时电路的应用非常广泛，相比于传统的计时电路，它不仅走时准确，显示直观，而且不需要机械传动和频繁的调整。
鉴于它的广泛应用和诸多优点，本人采用了74LS系列中小规模集成芯片和RS触发器的校时电路设计了一个数字计时电路，它以12小时为周期，可以显示小时，分钟和秒，并具有小时，分钟校对功能。
本数字计时电路系统的整体设计是由振荡器，分频器，计数器，显示器和校时电路组成的，通过本论文设计，希望使其方法更系统，电路更简单。
关键词:数字计时电路；计数器；逻辑设计目录引言 (1)1 设计内容、方案及要求 (1)1.1 设计内容 (1)1.2 设计方案 (1)1.3 设计要求 (2)2 主体电路各单元的工作原理与设计 (2)2.1 振荡器 (2)2.1.1 振荡器的工作原理 (2)2.1.2 振荡器的设计 (3)2.2 分频器 (3)2.2.1 分频器的工作原理 (3)2.2.2 分频器的设计 (4)2.3 计数器 (4)2.3.1 60进制计数器工作原理 (4)2.3.2 12进制计数器工作原理 (4)2.4 译码与显示电路 (6)2.4.1 显示器的工作原理 (6)2.4.2 译码器的工作原理 (7)2.4.3 译码与显示电路的设计 (7)2.5 校时电路 (7)2.5.1 校时电路的工作原理 (7)2.5.2 校时电路的设计 (8)3 设计并绘制整机图 (9)总结 (10)致谢 (11)参考文献 (11)引言从上个世纪末到现在，电子产品已经悄无声息地渗透到社会的各行各业。
随着社会的快速发展，我们的生活节奏越来越快，电子产品的性能也越来越好、更新速度也越来越快，对社会生产力的提高、现代化和信息化社会的建立提供了持续的动力。
一寸光阴一寸金，时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。
如果遇到重要事情，一时的耽误甚至会酿成大祸。
而数字计时器的出现则减少了这些灾难的出现，并给人们生产生活带来了极大的方便。
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计时器电路设计
介绍
计时器是一种广泛应用于各个领域的电子设备，用于测量时间和计时。
它可以在工业、科学实验、运动比赛等场景中起到非常重要的作用。
在本文中，我们将深入探讨计时器电路的设计原理、常见的电路结构和一些注意事项。
设计原理
计时器电路的设计原理基于时钟信号和计数器。
时钟信号是一个周期性变化的信号，可以通过晶体振荡器、RC电路或者外部信号源来提供。
计数器是一个用于计数和
存储时间的电子元件，它可以根据时钟信号的输入进行状态变化。
通过将时钟信号输入计数器，我们可以实现对时间的精确测量和计时。
常见的电路结构
1. 二进制计数器
二进制计数器是最常见的计时器电路之一。
它由多个触发器组成，每个触发器都有两个稳定的状态（0或1）。
当时钟信号的边沿到达时，触发器的状态会根据其输
入进行变化。
通过串联多个触发器，我们可以实现更大范围的计数。
2. 时钟分频器
时钟分频器是一种用于减小时钟频率的电路。
它可以将高频时钟信号分频为低频时钟信号，以适应特定的应用需求。
时钟分频器通常使用计数器来实现，通过设定计数器的初始值和计数阈值，可以实现不同的分频比。
3. 定时器
定时器是一种能够在指定时间间隔内产生触发信号的电路。
它通常由一个计数器和比较器组成。
计数器根据输入的时钟信号进行计数，当计数值达到预设的比较值时，比较器会产生触发信号。
定时器广泛应用于定时开关、闹钟、计时器等场景。
4. 脉冲宽度调制器（PWM）
脉冲宽度调制器是一种能够通过调节脉冲信号的宽度来控制输出信号的电路。
它通常由一个计数器和比较器组成。
计数器根据输入的时钟信号进行计数，当计数值小于比较值时，输出信号为高电平；当计数值大于比较值时，输出信号为低电平。
通过调节比较值，可以实现不同占空比的脉冲信号。
设计要点
在设计计时器电路时，有一些要点需要注意。
1. 选择合适的计数器
根据应用需求选择合适的计数器非常重要。
不同的计数器具有不同的计数范围和精度。
在选择计数器时，需要考虑计数范围是否满足需求、精度是否足够高以及功耗和成本等因素。
2. 时钟信号的稳定性
时钟信号的稳定性对计时器的精度有着重要影响。
选择稳定性较高的时钟源，如晶体振荡器，可以提高计时器的准确性。
此外，还可以使用锁相环（PLL）等技术来对时钟信号进行进一步的稳定和调整。
3. 噪声和干扰抑制
在计时器电路中，噪声和干扰可能会对计时精度造成影响。
因此，需要采取一些措施来抑制噪声和干扰的影响。
例如，可以使用滤波器、屏蔽和隔离等技术来减少外部干扰的影响。
4. 温度补偿
温度对计时器电路的稳定性和准确性有着重要影响。
在一些高精度的应用中，需要对计时器电路进行温度补偿，以保持其稳定性。
常见的温度补偿方法包括使用温度传感器和校准算法等。
总结
计时器电路是一种广泛应用于各个领域的电子设备，它可以实现对时间的精确测量和计时。
本文介绍了计时器电路的设计原理、常见的电路结构和一些注意事项。
在设计计时器电路时，需要选择合适的计数器、注意时钟信号的稳定性、抑制噪声和干扰以及进行温度补偿等。
通过合理的设计和优化，可以实现高精度和稳定的计时器电路。
参考文献
1.Smith, R. W. (1993). “Digital time-interval measurement
circuits”. Proceedings of the IEEE. 81 (7): 1030–1048.
2.Horowitz, P., & Hill, W. (1989). The art of electronics. Cambridge
University Press.。