数字电路课程设计_24秒倒计时
数字电子技术基础课程设计 二十四秒计时器
绪论本课程设计是数字逻辑电路知识的简单应用，利用计数器、译码器和与门、或门、与非门等门电路制作一个逆计数器。
通过外部的开关控制，可控制不同的功能，本设计关键在于对计数器、门电路、译码器的运用和个人的逻辑思维。
利用计数器计数，通过各种不同的门电路组合构成不同的反馈，从而形成24制计数规则，最后通过译码器和数码管输出显示。
1、设计的目的、要求及其技术指标1.1设计的目的1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。
2．学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。
3．学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。
4．培养细致、认真做实验的习惯。
5．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
1.2设计的要求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。
1.3设计的技术指标1．分析所设计的电路，确定参数，选择出一种最适合本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
2．运用仿真软件Multisim对电路进行仿真。
观察效果并与课题要求的性能指标作对比。
3．搭建电路，进行调试。
2、方案设计的思路和过程2.1系统框图2.2总体设计思路正如系统方框图一样，此方案主要分单元进行设计。
由课题很显然方案的主体是计数器单元的设计，通过译码显示电路显示出来。
这两者都需要被提供一个脉冲。
其余的单元按照所给要求进行线路的设计即可。
3、单元电路的设计 3.1秒脉冲发生器3.1.1 555定时器的电路结构和工作原理 内部结构：工作原理：译码显示报警电路计数器 秒脉冲 发生器控制电路 启动暂停/连续 直接清零它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 31。
24秒篮球倒计时数电实验报告
24秒篮球倒计时数电实验报告法商学院《数字电路课程设计》课程设计报告专业: 应用电子技术班级: 应电11301姓名: 周灵姓名: 李雄威指导教师：沈田课程设计任务书设计题目：篮球竞赛24秒倒计时器设计任务与要求：设计一个篮球竞赛24秒倒计时电路，该电路能实现如下功能：1）24秒倒计时显示功能；2）设置外部控制开关，控制计数器的重置“24”、启动和暂停功能；3）计数器递减至0（即时间到）时，数码管显示“00”，同时发出光电报警信号。
一、电路设计原理经过对电路功能的分析，整个电路主要由控制电路、秒脉冲信号发生器、计数器、译码器和报警电路五个部分组成。
示意图如图1所示。
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是太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非组成的多谐振荡器构成。
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秒的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计一之到零。
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止。
图1-1 24秒计时器系统设计框图二、单元电路分析（一）控制电路控制电路由74LS00芯片和74LS10芯片组成，实现计数器的复位、计数和保持“24”数字显示，以及报警的功能。
如图2-1-1为EWB控制电路仿真图。
图2-1-1 EWB控制电路仿真图（1）开关A：启动按钮、复位按钮开关A接地时，计数器保持“24”状态不变，处于等待状态；当开关A闭合时，计数器开始计时，当计数器递减计数到零时，控制电路产生报警信号；当开关A再次接地时，计数器立即复位到预置数值，即“24”。
二十四秒倒计时器的设计(数字电子技术)
数字电子技术设计性实验方案设计题目：24秒倒计时器分院物理与电子工程学院专业物理学班级2010级物本（1）班学号2010405270姓名龙大洪2013年6月23日目录0 设计要求 (1)1 设计思路 (1)1.1 设计方框图 (1)1.2 元件选用 (2)2 电路及工作原理 (2)2.1 电路图 (2)2.2 工作原理 (3)2.2.1 预置数据 (3)2.2.2个位减计数 (3)2.2.3十位减计数 (3)2.2.4脉冲封锁电路 (3)0 设计要求一、计数开始时数码显示为24二、计时开始后数码显示由24递减三、计时到00时停止计时四、秒脉冲可直接用实验箱1HZ信号1 设计思路1.1 设计方框图十位减计数个位减计数1HZ减计数脉冲借位脉十位数码管个位数码管预置数预置数输入预置数封锁脉冲电路与非预置数减计数1.2 元件选用减计数器使用74LS192十进制可逆计数器；数码管选用实验箱带有CD4511的数码管；秒脉冲可直接用实验箱的1HZ时钟信号；与非门选用74LS00。
2 电路及工作原理2.1 电路图2.2 工作原理2.2.1 预置数据十位:D3D2D1D0=0010 数码管显示的十位是2个位D3D2D1D0=0100 数码管显示的个位是42.2.2个位减计数个位器件74LS192如下接：CR=0，LD=1，CPu=1，CPd接脉冲。
个位数字由9减到0循环2.2.3十位减计数十位器件74LS192如下接:CR=0,LD=1,CPu=1,CPd接个位BO借位端。
十位数字由2减到0。
（注：当个位十位为00时由脉冲封锁，不在进行减计数。
）2.2.4脉冲封锁电路本电路封锁脉冲直接由两个与非门构成接CPd 个位1HZ脉冲VCC5VU6A74LS00DU7A74LS00DVCC2143接BO十位当十位个位为00时，由十位BO端输出为低电平，再与1HZ脉冲经过如上电路，使得CPd（个位）输入为零。
脉冲不在起作用，显示00不在自动进行减计数，直到重新置数。
数字电路课程设计_24秒倒计时
赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书姓名：班级：学号：时间：图1 总原理框图1.1 555定时器555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
本设计用LM555CM定时器设计一个多谐振荡器给电路提供脉冲信号，产生的脉冲信号用由74LS192进行计数，且设置周期为1秒。
1.1.1555定时器管脚名称和功能图2 555的管脚名称1脚为接地端，也是芯片的公共端。
2脚为C2比较器的信号输入端V2l又称为触发端。
它们输入的信号可以图3 555定时器的内部结构1.1.3 555定时器的功能表输入各级输出T 1状态D RV 1l V 2L V 1C V 2C触发器输出Q 1+n输出V OT 1状态0 ⨯ ⨯ ⨯ ⨯0 低电平 导通 1 (32)V CC (31V CC ) 0 1 0 低电平 导通 1 (32)V CC (31V CC ) 0 0 1 高电平 截止 1 (32)V CC (31V CC ) 1 0 0 高电平 截止 1(32)V CC (31V CC ) 11Q不变不变表1 555定时器的功能表1.274LS192十进制同步加减计数器图5 74LS192的内部结构图1.2.374LS192的功能表表2 74LS192的功能表1.374LS48七段译码器本设计中用共阴极七段显示数码管，为使七段显示数码管能正常工作，将74LS190连接到74LS48,74LS48将高低电平信号译成数码管可读信号，从而实现数字的显示。
1.3.174LS48的引脚排列图6 74LS48的引脚排列1.3.274LS48的真值表表3 74LS48的逻辑功能真值表1.4共阴极数码管数码管有共阴和共阳之分，本设计使用共阴数码管，因为译码器使用为74LS48，相应的数码管要用相应的译码器才能实现译码和显示数字。
1.4.1共阴数码管的引脚排列和简易符号图7 八段共阴数码管图8 数码管简易图1.4.2 共阴数码管的内部结构图9 共阴数码管内部结构2电路分析和仿真结果由上对各个元件进行的简介以及相关的原理图，下面对电路进行分部分析。
数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计
数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计1.2电路设计方案：24秒倒计时的总体方案框图如图所示，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等五个模块组成。
其中计数器和控制电路使系统的主要模块。
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、启动技术、暂停和连续计数、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。
译码显示电路由自带译码器的数码管组成。
报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。
主体电路：24秒倒计时。
24秒计数芯片的置数端清零端共有一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器倒数计时开始进行倒计时，逐秒倒计时到零。
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.各芯片的用法与功能2.174LS19274LS192是十进制计数器，具有异步清零和异步置数功能，且有进位和借位输出端。
当需要进行多级扩展连接时，只要将前级接到下一级的CP端，端接到下一级的CP端即可。
74LS192功能表： 2.2555定时器555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1，R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1，R2又开始充电；周而复始，形成振荡。
则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。
输出波形的振荡周期可用过度过程公式计算： 3.各部分电路设计3.1信号发生部分：秒脉冲的产生由555定时器组成的多谐振荡电路完成。
篮球比赛24秒计时电路 课程设计
目录前言 (1)1方案论证 (2)1.1方案一 (2)1.2 方案二 (2)1.3 方案确定 (3)2 理论设计 (5)2.1 篮球24秒计时电路的设计 (5)2.2 信号源的设计 (5)2.3 电源电路的设计 (6)2.4 显示电路的设计 (9)2.5 控制电路的设计 (11)3 小结 (12)附录1 整体电路图 (13)附录2 元器件清单 (13)附录3 器件管脚与功能说明 (15)前言电子课程设计是大学生在学习电子技术中非常重要的一个环节，是将理论结合实际，将书本知识运用到实践中的一个环节，也是真正锻炼学生动手能力以及解决问题能力的一个环节。
随着电子技术的飞速发展，社会步入了信息时代，人们的生活水平在逐步提高，因而对电子产品提出了更高的要求。
篮球竞赛24秒倒计时器可用于篮球比赛中对球员持球时间24秒限制，不仅能进行时间追踪，还具有任意置数、启动、暂停、连续以及光电报警功能，同时采用七段数码管来显示时间，可以方便的实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出报警信号。
在社会生活中也具有广泛的应用价值。
计时器在许多领域均有普遍的应用，篮球比赛中除了有总计时倒计时外，为了加快比赛节奏，新的规则还要求进攻方在24秒内有一次投篮动作，否则视为违例。
本设计题目的“篮球比赛24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十四进制递减的计数器，其中，秒脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、C 构成多谐振荡器，计数器由两片74LS192同步十进制可逆计数器构成，译码显示电路是七段共阴数码管组成,光报警电路由发光二极管及蜂鸣器组成。
通过Proteus软件仿真验证了电路的功能。
本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的实用价值。
1方案论证1.1方案一方案一实现框图如下：经过对电路功能的分析，整个24秒倒计时电路可由秒脉冲发生器、计数器、译码器显示电路、报警电路和控制电路组成，如图1所示。
篮球比赛24秒倒计时器-数字逻辑电路设计课程设计报告
篮球比赛24秒倒计时器-数字逻辑电路设计课程设计报告数字逻辑电路设计课程设计报告系 ,部,: 三系专业: 通信工程班级: 通信班姓名:学号: 成绩: 指导老师: 开课时间: 学年二学期数字逻辑电路设计一、设计题目篮球比赛24秒倒计时器二、主要内容1、分析设计题目的具体要求2、完成课题所要求的各个子功能的实现3、用multisim软件完成题目的整体设计三、具体要求(1) 具有显示 24s 倒计时功能:用两个共阴数码管显示，其计时间隔为1s。
(2) 分别设置启动键和暂停/继续键，控制两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。
(3) 设置复位键:按复位键可随时返回初始状态，即进攻方计时器返回到24s。
(4) 计时器递减计数到“00”时，计时器跳回“24”停止工作，并给出声音和发光提示，即蜂鸣器发出声响和发光二极管发光。
四、进度安排第一天:介绍所用仿真软件;布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。
第二天:消化课题，掌握设计要求，明确设计系统的全部功能，图书馆查阅资料。
第三天:确定总体设计方案，画出系统的原理框图。
第四天:绘制单元电路并对单元电路进行仿真。
第五天:分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。
第六天:完成整体设计并仿真验证。
第七天:对课程设计进行现场运行检查并提问，给出实践操作成绩。
第八天:完成实践报告的撰写五、成绩评定课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由四部分组成:2 篮球比赛24秒倒计时器数字逻辑电路设计1、理论设计方案，演示所设计成果，总成绩40,;2、设计报告，占总成绩30,;3、回答教师所提出的问题，占总成绩20,;4、考勤情况，占总成绩10,;无故旷课一次，平时成绩减半;无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。
迟到20分钟按旷课处理。
3 篮球比赛24秒倒计时器数字逻辑电路设计目录前言 ..................................................................... ................................ 5 1、总体设计思路、基本原理和框图 (6)1.1设计思路...................................................................... (6)1.2 设计原理和功能...................................................................... (7)1.2.1 基本功能...................................................................... . (7)1.3总体设计框图...................................................................... ............................ 8 2、单元电路设计...................................................................... .. (9)2.1 各芯片的用法和功能...................................................................... . (9)2.1.174LS00 ................................................................. .. (9)2.1.2 555定时器...................................................................... . (9)2.1.374LS90 ................................................................. .. (10)2.1.474LS192 ................................................................ (11)2.2单元模块...................................................................... . (12)2.2.1 秒脉冲发生模块...................................................................... .. (12)2.2.2 倒计时模块...................................................................... . (13)2.2.3 控制电路模块...................................................................... (14)2.2.4 报警提示模块...................................................................... ............ 15 3、电路仿真调试(总电路图) (16)3.1 总电路图...................................................................... . (16)3.2 仿真调试...................................................................... . (17)3.2.1 启动功能...................................................................... .. (17)3.2.2 复位功能...................................................................... .. (18)3.2.3 暂停功能...................................................................... .. (18)3.2.4 自动停止、复位功能......................................................................19 4、故障分析与电路改进 (21)4.1 故障分析和解决...................................................................... (21)4.2 电路改进...................................................................... ................................. 21 5、总结...................................................................... ........................ 23 6、心得体会 ..................................................................... ................. 24 7、元件清单 ..................................................................... ................. 25 8、参考文献 ..................................................................... .. (26)4 篮球比赛24秒倒计时器数字逻辑电路设计前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
数字电子技术课程设计-篮球24秒计时课程设计
数字电子技术课程设计报告题目: 篮球竞赛24S计时器*名：**专业：光电信息科学与工程班级：132班学号：*********任课老师：刘念篮球竞赛24S计时器前言计时器概述数字电子技术课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。
此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。
此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。
本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。
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。
一、设计任务及要求1设计任务本设计主要能完成：在篮球比赛中，规定球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。
本课程设计“篮球24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球24秒的限制。
一旦球员持球时间超过24秒，他就报警。
2设计要求1、电路具有时间显示功能，2、要求电路为24秒递减计时，；3、元器件及参数选择4、要求外部开关控制清零，暂停和复位，；5、电路仿真与调试；3、主要器材：1、七段共阴极数码2个2、74LS192D3、74LSO8D4、74LSOOD5、蜂鸣器6、发光二极管7、脉冲信号源8、单刀双掷开关。
（4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
二、电路框图及工作原理1、信号发生器脉冲的发生由时钟信号源提供172、 计数器计数器由两片74LSl92同步十进制可逆计数器构成。
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赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书
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图1 总原理框图
1.1 555定时器
555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
本设计用LM555CM定时器设计一个多谐振荡器给电路提供脉冲信号，产生的脉冲信号用由74LS192进行计数，且设置周期为1秒。
1.1.1555定时器管脚名称和功能
图2 555的管脚名称
1脚为接地端，也是芯片的公共端。
2脚为C
2比较器的信号输入端V
2l
又称为触发端。
它们输入的信号可以
图3 555定时器的内部结构
1.1.3 555定时器的功能表
输入
各级输出
T 1状态
D R
V 1l V 2L V 1C V 2C
触发器输出Q 1+n
输出V O
T 1状态
0 ⨯ ⨯ ⨯ ⨯
0 低电平 导通 1 (
32
)V CC (31
V CC ) 0 1 0 低电平 导通 1 (32
)V CC (31
V CC ) 0 0 1 高电平 截止 1 (32
)V CC (31
V CC ) 1 0 0 高电平 截止 1
(32
)V CC (3
1
V CC ) 1
1
Q
不变
不变
表1 555定时器的功能表
1.2
74LS192十进制同步加减计数器
图5 74LS192的内部结构图
1.2.374LS192的功能表
表2 74LS192的功能表
1.374LS48七段译码器
本设计中用共阴极七段显示数码管，为使七段显示数码管能正常工作，将74LS190连接到74LS48,74LS48将高低电平信号译成数码管可读信号，从而实现数字的显示。
1.3.174LS48的引脚排列
图6 74LS48的引脚排列
1.3.274LS48的真值表
表3 74LS48的逻辑功能真值表
1.4共阴极数码管
数码管有共阴和共阳之分，本设计使用共阴数码管，因为译码器使用
为74LS48，相应的数码管要用相应的译码器才能实现译码和显示数字。
1.4.1共阴数码管的引脚排列和简易符号
图7 八段共阴数码管图8 数码管简易图
1.4.2 共阴数码管的内部结构
图9 共阴数码管内部结构
2电路分析和仿真结果
由上对各个元件进行的简介以及相关的原理图，下面对电路进行分部分析。
在把分部电路结合为总的电路。
2.1脉冲发生电路
图10 脉冲产生电路
图11 脉冲波形
2.1 .1 555
脉冲电路的分析
如上图，由555构成的多谐振振荡器。
接通电源后，电容C2被充
电，Vc 上升，当Vc 上升到2/3Vcc 时，触发器被复位，同时放电BJT 导通，此时V0为低电平，电容C 通过R5和T 放电，使Vc 下降，当下降至1/3Vcc 时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。
电容器C 的放电时间为：C R C R t PL 557.02ln ≈=
当C 放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R5和Rw 、R4向电容器充电
Vc
由
1/3Vcc
上升到
2/3Vcc
所需时间为：
C R R C R R t W W PH )(7.02ln )(55+≈+=
当Vc 上升到2/3Vcc 时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为： C
R R t t f W PH PL
)2(43
.115+≈+=
在这里我们选择R5=68K ，C2=0.01uf ，RW 等于0
2.2计时电路
图12 计数电路
上图为两片74LS192级联构成的计数电路，其中下边的74LS192的低位，通过错位信号输出端TCD向高位CD输出脉冲信号。
当地位的芯片倒计数至零时，TCD由高电平转为低电平，此时向高位芯片发出错位信号，高位芯片的减计数信号输入端CD接到信号后，驱动高位芯片开始减计数，当高位芯片减计数至零时，TCD端则由高电平转化为低电平，再次向高位借位。
2.3 计数、译码显示电路图
图13 计数、译码和显示电路图
2.4 所需元器件
元件名称型号个数（个）单价(元) 555定时器LM555CM 1 1
计数器74LS192 2 1
译码器74LS48 2 1
与门74LS11 1 1 瓷片电容103 1 0.1
瓷片电容104 1 0.1
调位器100K 2 0.5
数码管共阴极 2 1
表4 元件清单表
2.5 总电路图
图14总电路图
3设计的调试步骤和结果
3.1 调试步骤
将自己焊接好的电路板拿到实验室进行调试。
先接好所需要接的线，由于焊接过程中很多接线都已焊接好，所以我的电路板只要红夹子的接5V的电源，黑夹子的接地即可。
连接上555定时器转换的多谐振荡器后，将OUT直接接实验箱上的LED灯，检查是否能正常工作，若灯一闪一灭，周期约为1秒，证明脉冲发生器焊接到位。
线都接好后，打开电源开关，观察实验现象是否能满足要求。
3.2实验结果
由于在焊接电路板前用调位器代替15K和68K电阻时未先调好阻值，所以使555产生的脉冲比较快导致数码管显示的数字变化的比较快，但能看到显示器上的数字由24变到00，虽然有这一点的不足但实验还是成功了，达到了实验的要求。