数显倒计时电路设计分析

学号

电子线路综合设计

设计说明书

数显倒计时电路设计

起止日期：2014 年6 月29 日至2014 年7 月10 日

学生姓名

班级13信科1

成绩

指导教师(签字)

计算机与信息工程学院

2014 年7 月10 日

课程设计任务书

2014 —2015学年第二学期

计算机与信息工程学院电子信息与科学专业 13信科1班级

课程设计名称：电子线路综合设计

设计题目：数显倒计时电路设计

完成期限：自 2015 年 6 月 29 日至 2015 年 7 月 10 日共 2 周

设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：

一、课程设计依据

数码显示管、555定时电路、计数器的逻辑功能

二、课程设计内容

设计并制作一个数显倒计时电路。要求如下：

1、电路具有10～99秒可预置定时功能。

2、有两个数码管显示计时时间，用一只LED指示计时开始与结束。按预置/开始按钮，数码管显示定时时间，LED不亮；再按预置/开始按钮，LED亮，倒计时开始。

3、倒计时结束时，计数器停止计数，LED不亮。

4、电路具有开机预置数功能。

5、自制本电路所用的直流电源和一秒信号源。

三．课程设计要求

1.要求独立完成设计任务。

2.课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。

3.测试要求：根据题目的特点，设计电路并仿真，最后焊接电路并进行调试。

4.课设说明书要求：

1)说明题目的设计电路图、仿真结果和调试过程。

2)详细介绍运用的理论知识和电路图设计过程。

3)绘制电路图并对硬件调试过程进行详细的分析。

指导教师（签字）：

教研室主任（签字）：

批准日期：2015 年 6 月 25 日

目录

第一章设计方案 (1)

1.1 方案思路说明 (1)

1.1.1 方案一 (1)

1.1.2 方案二 (2)

第二章基本原器件的认读 (3)

2.1 555定时器 (3)

2.2 74ls192芯片 (3)

2.3 JK边沿型触发器 (4)

第三章各部分电路说明 (5)

3.1 脉冲电路 (5)

3.1.1 555定时器作用 (5)

3.2 倒计时电路 (5)

3.3 显示电路 (6)

第四章实验装调及故障处理 (7)

4.1 焊接、调试工具 (7)

4.2 秒信号源的连接于调试 (7)

4.3 译码显示的连接和调试 (7)

4.4 计数器的连接和调试。 (7)

实验总结与感受 (8)

参考文献 (9)

附录 (10)

第一章设计方案

1.1 方案思路说明

根据任务书的要求我们本次课设选用的计数器件为74LS192，它是加、减可逆十进制计数器，通过两片192的级联可实现10-99的到计时.其次我们选用了555定时器构成多谐振荡器，使之能产生一个1Hz的方波信号来作为192的时序脉冲，从而为计数芯片提供CP,又因为我们要选用2片计数器构成2位计数的状态，固要采用计数器的级联的方法，我们选用的是串行进位的级联，因为这个大大的加快了运行的速度。整个电路系统需要5V的电压驱动。555多谐振荡器的功能就是你可以调节它的电阻和电容来得到不同频率和不同占空比的脉冲信号。有了脉冲和计数芯片后我们还需要数字显示器,我们选用的是共阴极七段数码管,但与其匹配的还有驱动芯片CD4511,它具有绎码,琐存等功能,通过加上上拉电阻加大驱动电流从而显示出0-9数字.这个可以考虑到任务书要求有两个数码管显示计时时间，用一只LED指示计时开始与结束。按预置（开始）按钮，数码管显示定时时间，LED灯不亮；再按预置（开始）按钮，LED亮，倒计时开始。倒计时结束时，计数器停止计数，LED灯不亮。因此我们还需引出一路信号用来指示倒计时的开始与结束,由于选用的计数芯片192的置数端LD为低时置数,为高时加上CP便可实现计数,因此我们将全零信号求反后和置数端相与便可实现所需的功能.

整体设计框图

图1 整体框图

1.1.1 方案一

555信号发生器控制74LS192计数器置数，用开关的闭合与开启分别产生边沿,从而触发计数器.

1.1.2 方案二

在开关方面进行改善,利用JK触发将其接成T触发器,进行不同情况下的反转,模拟开关的功能从而使电路功能更加稳定.

第二章基本原器件的认读

2.1 555定时器

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

（1）各引脚功能如下（引脚图见图3.1.2）

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

3脚：输出端Vo

2脚：低触发端

6脚：TH高触发端

4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

（2）555功能表

表1 555功能表

2.2 74ls192芯片

图2（a）引脚排列(b) 逻辑符号

图中：

LD为置数端，

CPu为加计数端

CPd为减计数端

TCu为非同步进位输出端（低电平有效）

TCd为非同步借位输出端（低电平有效）

P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端其功能表如下：

表2 192计数器功能表

2.3 JK边沿型触发器

图3 引脚图

表3 JK边沿触发器功能

第三章各部分电路说明

3.1 脉冲电路

3.1.1 555定时器作用

利用555集成定时器，构成多谐振荡器用来产生脉冲为1Hz,占空比为1/2的CP信号. 555定时器制成多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需加触发便能产生矩形脉冲。电路原理图：

图4 电路原理图

3.2 倒计时电路

利用2片74LS192芯片实现十进制倒计时功能。十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，

其

通过对两片192的级联便可实现0-99的置数倒计.接好芯片,加好电源,地,等.在输入端我们设置好初始值,再令置数端有效即可预设初值.两片芯片采用串行连接方式连接,将低位借位信号加在高位CP端即可.

计数电路原理图如下:

图5 计数器原理图

3.3 显示电路

该模块采用两片共阴极七段数码管将倒计时数字显示出来,此外还需两片CD4511从而对显示管进行驱动.将高低不同的电平转换成能容易识别的数字.(注意:驱动时加上适当大的上拉电阻) 显示电路基本原理图如下:

图6 显示管电路

第四章实验装调及故障处理

4.1 焊接、调试工具

电烙铁、焊锡、万用表、mulsitis软件。

焊接实物图如下：

图7 实物图

4.2 秒信号源的连接于调试

按照设计好的信号源电路连接好电路，图中两电阻用电位器来替代。检查无误后接通+5V 的电源。555的输出端接万用表，观察指针的摆动情况，如果摆动周期大约为一秒，且摆动幅度较大，则1秒信号源接通无误，如果理论计算值与实际电路有差异，可以通过调节电位器来调节周期使之产生的是我们想要的频率。

4.3 译码显示的连接和调试

将数码管公共端接高电平，然后用电源的正极分别测试各个管脚。确定每个数码管都正常。加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20mA，在将译码器和数显管连接好，给译码器输入端置数，看数码管的显示对不对。

4.4 计数器的连接和调试。

计数器连接时先根据原理图将各管脚都按照管脚图连接好检查接线无误后接上电源对计数器部分进行检测。我们用了两片74LS192。调试时是分别对个位和十位进调试的。先利用实验室得信号发生器给个位得计数器一个脉冲然后通过给计数器的置数端置数，观察能否正常做减法运算然后再检查十位，检查无误后将他们级联（把个位得进位端接在十位得CP脉冲端）观察两个计数器能否同时正常计数。计数器的电源和地线与前面的电路同地同电源。

实验总结与感受

电路的安装与调试是我们这次课程设计的主要任务之一，也是整个过程的最难的阶段。因为如果不检测得话当电路都级联在一起的时候就很难检查出电路故障，设计电路图时，我们上网搜索了74LS192的管脚图与功能图并且很快的设计出了电路图，设计出电路图后我们开始焊接起来，遗憾的是所需要的线路太多，某些焊接点有短接的现象，又由于时间紧迫我们没能调试出来，所幸的mulsitis中的仿真出来了，也算勉强完成了本次课程设计。

数电课是我们这个学期的重点课程。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对我所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。通过这次课程设计，我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。此次课程设计使我重新又学习了数字逻辑电路的有关知识，mulsitis软件, word等常用办公软件掌握的更加熟练，以及了解了更多的常用芯片的工作原理与工作方式。

总之，最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：实践是检验知识的唯一标准。有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们指导老师对我们悉心的指导与帮助。在设计过程中，我通过与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力。

参考文献

1.刘常澍. 数字逻辑电路[M]. 北京:高等教育出版社, 2010

附录

1.

图8 总线路图2.

表4 元器件清单