60秒倒计时

《数字电子技术基础》

课程设计报告

题目 60秒倒计时器的设计

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目录

一、设计任务与要求 (2)

二、元器件清单及简介 (2)

三、设计原理分析及简单设计过程 (4)

四、设计中的问题及改进 (8)

五、总结 (9)

六、参考文献 (9)

60秒倒计时器电路的设计

一、 设计任务与要求 具体设计任务与要求如下：

（1） 设计一个60秒倒计时器，用两位数码管显示； （2） 具有停止和清零功能。

二、元器件清单及简介

1.原器件清单如下表1所示：

表1 实验所需元器件清单

2.元器件简介

2.1 关于555定时器的介绍

555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图1和

图

2所示。

图1 555定时器内部结构

Vi1(TH)

Vi2

Vco

.

.

.

(a ) 555的逻辑符号

(b ) 555的引脚排列

图2 555定时器逻辑符号和引脚排列图

555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R 组成的分压网络，

产生31V CC 和32V CC 两个基准电压；两个电压比较器C 1、C 2；一个由与非门G 1、G 2组成的基本RS 触发器（低电平触发）；放电三极管T 和输出反相缓冲器G 3。

其有8个引脚，各引脚功能分别如下：

V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH ； V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR ； V CO ：控制电压端； V O ：输出端； Dis ：放电端； Rd ：复位端

555定时器的控制功能表如下表2所示 。

输 入 输 出 TH TR

d R

V O Dis × <32V CC

<32V CC >3

2V CC × <31V CC

>31V CC

×

L H H H

L H 不变 L

导通 截止 不变 导通

表2 555定时器的控制功能表

2.2 关于74LS192的介绍

74LS192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。 74LS192的引脚图如下所示：

图3 74LS192的引脚图

◆ PL 是置数端， CPU 为加计数时钟输入端，CPD 为减计数时钟输入端

◆TCU同步进位输出端，TCD为同步借位输出端。

◆ P0、P1、P2、P2、P3为计数器输入端

◆ MR为清除端

◆ Q0 、Q1、 Q2、Q3为数据输出端

74LS192的功能表如下所示：

表3 74LS192的功能表

2.3 关于74LS32，74LS00的介绍

74LS32和74LS00的引脚图分别如下所示：

图4 74LS00的引脚图图5 74LS32的引脚图这两个芯片的作用为总电路提供两个与门，一个或门，使输出信号“00”跳至“60”，开始循环倒计时，起到预置数的作用。

2.4 其他器材的简单说明

发光二极管：由于实际操作器材的短缺，用其代替四管脚的数码管。

限流电阻：保护二极管不被烧坏。

三、设计原理分析及简单设计过程

3.1 设计思路

此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即译码计时模块、控制模块、信号发生模块。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，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。

3.2 基本原理

60秒计时器中的计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成60 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。60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，故电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。

3.3 简单设计过程

3.3.1 仿真电路

(1) 仿真的电路信号发生模块

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6 信号发生模块

(2)仿真电路的控制模块

倒数计数器到零时，需要将电路转换到“60”。现在选取计数器到零的状态60秒计到“00”，从两个芯片74LS192的置数端各引出线接到

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“60”。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“60”的转换。

图7 控制模块

(3) 仿真电路的计数译码模块

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“60”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。低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。

图8计数译码模块

(4)仿真电路的总体电路

60秒倒计时。60秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，计数开始后，60秒的置数端无效，60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,又跳到60秒开始倒计时。将两制开关打到另一端时即为清零，打回来又开始从“60”秒开始倒计时。单制开关具有暂停和连续的作用。