倒计时器

数字电子技术论文题目：倒计时器系别：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：宾恩钧廖晓梅题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2010年07月09日I摘要倒计时器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，是竞赛问答中一种常用的必备装置，加强准确性，公平性。在交通灯方面也有很广泛的运用，为城市交通提高安全性。数字电路构成的倒计时器在实际运用中有其诸多优点便于使用，数字电路构成的倒计时器有性价比高，运用灵活，稳定性高等诸多特点。本次实训的内容是完成一个两位的倒计时器，设计的要求是要实现随意时间的倒计时，实现可调而且要实现暂停恢复等功能。倒计时系统主要由5个子系统构成，555组成的脉冲发生器；74LS192减计数器；74LS48七段驿马器；LED显示器；控制器。经测试该套系统基本能实现预期功能，能达到显示功能，计时功能等。关键词：74LS192；555；74LS48；CD4071IIAbstractThetrainingcontentiscompletedatwocounter-downanddesignistorealizetherequirementatthetime,adjustableandrealizethecountdowntosuspendrecoveryetc.Function.Usingdigitalcircuitsystemtorealizethefunction.TheGongFencircuitdesignforthesecondpulsegeneratorandcounter,decodingdisplaycircuitandcontrolcircuitandotherfourmodules.Inpulsegeneratorpartbeforeweuseiscomposedbytheschmidtcircuit555T1=(R1+R2)Cln2,T2=R2Cln2calculateformula1secondpulseofresistance,weusethepartinthecounter74LS192chipisreducedbycountingfunctionsJieWeitheoutputofthechip192lowlevelforthenumberofchangestoachievehighlevelchangestoachieveanyautomaticoffset,andusingthehighlevelofoutputbyteschangesoccurastenpulseofrealizingthecountdown.Indecodingshowcircuitweuseis74LS4874LS192willgeneratedigitalsignaldecodingintocanmakeLEDdisplaycodethatcanberealized.Controlcircuitconsistsoffour2CD4071inputordoor,and10JieWeibybitsoflowlevelofoutputterminalstocontrolautomaticallybuy.Thewholecircuitisthefourthpartiscomposedofustoachievedesiredresults,thedesignrequirements.Keywords：74LS192；555；74LS48；CD4071III目录引言……………………………………………………………………………………………………………………11电路的设计………………………………………………………………………………………………….22555定时器………………………………………………………………22.1555定时器工作原理…………………………………………………………………32.2555定时器与施密特触发电路………………………………………………………32.2.11MS脉冲的产生……………………………………………………………………4374LS192计数器…………………………………………………………53.174LS192计数器的工作原理…………………………………………………………63.274LS192实现减计数工作……………………………………………………………6474LS48……………………………………………………………………75CD4071……………………………………………………………………86七段字符显示器…………………………………………………………97整体电路连接图…………………………………………………………11结论…………………………………………………………………………12辞谢…………………………………………………………………………13参考文献……………………………………………………………………14附录…………………………………………………………………………15桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第1页共15页1引言研究并制造一个倒计时器，利用倒计时可以显示记录时间。可用于很多方面，工业机器的工作时间显示，家用电器的使用时间，体育中跑步成绩等。在研究倒计时器时需要研究怎样产生脉冲及其脉冲周期。一般的倒计时器的脉冲周期都在一秒。计数器的置数，及计数位数。本课题主要解决的问题是怎么使计数器实现任意置数。利用各个芯片的特性实现我们所需要的功能。倒计时器作为一种电子产品在实际运用方面十分广泛，在交通等及个类型需要计时比赛中都有很广泛的运用。本次实训的内容是完成一个两位的倒计时器，设计的要求是要实现随意时间的倒计时，实现可调而且要实现暂停恢复等功能。倒计时系统主要由5个子系统构成，555组成的脉冲发生器；74LS192减计数器；74LS48七段驿马器；LED显示器；控制器。桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第2页共15页21电路的设计555定时器用来产生周期为1秒的脉冲信号，供计数器进行倒计数，以便将计数器输出的数据传送给译码器，译码器再译码驱动七段数码管显示输出，控制电路实现倒计时器的暂停/继续工作，清零复位，置数/工作；如图1-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、和控制电路等四个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。图1-12555定时器555定时器采用双极型半导体集成电路工艺制作，可以在5-6V的电源电压下工作，而且可以提供到达200mA的负载电流。用COMS工艺制作的7555定时器在功能和用法上和555定时器相同，但负载能力差，最大负载电流仅约4mA。2.1555定时器工作原理秒脉冲发生器控制电路译码显示计数器外部开关桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第3页共15页3555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下：1脚—GND,接地脚2脚—TL,低电平触发端3脚—Q,电路的输出端4脚—/RD,复位端，低电平有效5脚—V_C,电压控制端6脚—TH,阈值输入端7脚—DIS，放电端8脚—VCC,电源电压端，其电压范围为：3～18V由上图可看出，当Vo等于低电平时T1处于导通状态，如果将TL端经过一个电阻接到电源正端，而且电阻的阻值足够大，那么TL也一定是低电平。反之，当Q等于高电平时T1截止，TL也是高电平。因此，Q和TL的高低电平是想相同的。2.2555定时器与施密特触发电路上图中当V_C不外接电压时，三个电阻对电源电压进行分压，每个电阻上的压降为1/3VCC,则两个比较器的同相端的输出电压分别为：1/3CC,2/3VCC。从图上可以看出，其555的工作可分为下列3种情况加以讨论：1.当触发输入端TL输入电压低于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其下面比较器输出为高电平，触发器输出高电平；2.当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC，而阈值输入端电压小于2/3VCC时,其两个比较器输出皆为低电平，触发器输出保持不变；3.当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其上面比较器输出为高电平，触发器输出低电平。桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第4页共15页4当然在上面讨论时可同时对放电管进行讨论其状态，这里没有讨论，详情可能见有关资料，从上面的讨论，可列出下列表格：输入输出THTL/RDQ放电管状态××00导通＞2/3VCC＞1/3VCC10导通＜2/3VCC＞1/3VCC1保持不变保持不变＞2/3VCC＞1/3VCC10导通＜2/3VCC＜1/3VCC11截止由上可以看出输出由电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的输入电平也不相同，这样就得到了施密特触发特性。2.2.11MS脉冲的产生将555接成多谐振荡电路的方法是将反向输出施密特触发电路的输出电压经过RC延迟环节反馈到输入端，就构成了多谐振荡电路。具体接法如图1-2，在忽略定时器电路的输入电流和输出电阻的条件下，得到电容充电时间T1和放电时间T2各为(T1=15K,T2=68K,C=10uF)T1=(R1+R2)Cln2;T2=R2Cln2桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第5页共15页5图1-2374LS192计数器192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并且有清除和置数等功能。其逻辑符号图如图1-3所示。192的清除端是异步的。当清除端（CLR）为高电平时，不管时钟端（Cdn,Cup）状态如何，即可完成清除功能。图1-3192的预置是异步的。当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟Cup的状态如何，输出端（QA,QB,QC,QD）即可预置成与数据输入端（D1,D2,D3,D4）保持一致。192是同步计数的，靠Cdn,Cup同时加在4个触发器上实现。在Cdn,Cup上升沿作用下QA,QB,QC,QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第6页共15页6减计数是可利用Cdn,Cup，此时另一个时钟应为高电平。当计数溢出时，进位输出端（BO）输出一个低电平脉冲，其脉冲宽度与输入脉冲一样。当计数溢出时，借位输出端（CO）输出一个低电平脉冲，宽度与输入脉冲一样。3.174LS192计数器的工作原理功能表：MRPLCPUCPDMODE工作模式HXXXReset(Asyn.)清除LLXXPreset(Asyn.)预置LHHHNoChange保持LH↑HCountUp加计数LHH↑CountDowN减计数H=高电平L=低电平X=不定（高或低电平）↑=由“低”→“高”电平的跃变当MR为高电平时，不管其它输入如何输出都是0。所以要实现计数功能就要使MR为低电平。PL为预置端，当其为0时处于预置状态，输出端（QA,QB,QC,QD）与输入端保持同样的数值（D1,D2,D3,D4）。CPU，CPD端是减计数端和加计数端，当实现减计数时就向CPD端输入一个脉冲，CPU端给一个高电平。当要实现加加计数时就向CPU输入一个脉冲，CPD端给一个高电平。3.274LS192实现减计数工作要实现减计数就要将CPD端接入一个脉冲，在CPU端接入一个高电平。当预置数端（PL）接高电平时192正常计数，当预置数端（PL）接低电平时192处于预置状态。在本次实训中要实现两位十进制的随意预置倒计时电路总还要将个位的借位端（CO）接在十位的CPD端，当借位输出端没溢出时其为高电平，当有溢出时其为低电平，这样就产生了一个脉冲这个脉冲的宽度是和个位总CPD端接的脉冲的宽度是一样的。这次实训中的预置数是要求个位与十位都要实现随意且自动的预置数，在十位计数到0时要重新回到所预置的数，所以在十位到达0时在个位和十位的PL端都要给一个低电平。这样就能是随意的预置和自动的预置数了。电路的具体接法如图1-4。桂林电子科技大学信息科技学院实训设计论文第7页共15页7图-1-4在图1.5中可看出当个位和十位都倒计时到0时，个位和十位的借位输出端（TCD）同时由由高电平变成低电平通过一