30秒定时器的设计

1安康学院学年论文﹙设计﹚题目30秒定时器的设计学生姓名XX学号CVCVXV所在院(系)电子与信息工程系专业班级09级一班指导教师朱燕2011年8月14日安康学院论文（设计）-2-30秒定时器的设计（作者：谢X）（安康学院电子与信息工程系电子信息工程专业09级，陕西安康725000）指导教师：朱燕【摘要】30秒定时器主要由秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示电路四部分组成。计数器完成30秒减计时功能，而控制电路是直接控制计数器的清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示等功能。随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的应用也越来越广泛。但传统的定时器都是使用发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器、电子定时器相对传统定时器来说，体积小、重量轻、造价低、精度高、寿命长、而且安全可靠、调整方便、适于频繁使用。【关键词】秒脉冲发生器,计数器,译码显示控制电路,控制电路。The30secondtimerdesign(Author:xieBo)(AnkanguniversityDepartmentofelectronicandInformationEngineering,Electronicandinformationengineeringspecialtylevel09,Shanxiankangpeaceandgoodhealth725000)Instructstheteacher:ZhuYan[Abstract]Abstract30secondstimermainlybythesecondpulsegenerator,controlcircuit,counters,displaydecodercircuitoffourparts30secondslesstimetocompletethecounterfunction,thecontrolcircuitisthedirectcontrolofthecounterisclearedtostartcounting,pause/continuouscounting,decodingdisplayAsthetimesprogress,thedevelopmentoftheelectronicsindustry,moreandmorewidespreadapplicationofthetimer.However,thetraditionalspring-driventimersareused,themotordriveorelectricbell-stylemechanicaltimer.Comparedwiththetraditionaltimerelectronictimer,thesmallsize,lightweight,lowcost,highprecision,longlifeandsafe,reliable,easytoadjust,forfrequentuseThe30-secondtimermeettheelectricalpowercontrol,andstable,lowpowerconsumption,lowpower,whileuser-friendlyelectronictimeroperation.[Keywords]secondpulsegenerator,counter,decoderdisplaycontrolcircuit,controlcircuit引言：人类社会已进入到高度发展的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。随着工业水平的进步和人民生活水平的提高，在很多领域都需要几个甚至上百个元件，而在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒计时，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通信号控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。安康学院论文（设计）-3-1整机框图30秒定时器主要由秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示电路四部分组成【1】。计数器完成30秒减计时功能，而控制电路是直接控制计数器的清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示等功能。操作直接清零开关时能够是计数器清零并且是数码显示器显示00；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（脉冲信号），同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30秒；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP计数器处于封锁状态，计数器停止计数；当暂停/连续断开时，计数器连续累计计数【2】。30秒定时器的原理框图如图1.1。图1.130秒定时器原理框图2各部分电路设计2.1秒脉冲电路如图2.1所示，是通过555定时器和一个双D触发器连接通过调节电阻R1、R2大小使其输出1Hz的秒脉冲。图2.1秒脉冲电路秒脉冲发生器计数器控制电路译码显示外部操作开关555_VIRTUALTimerGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI4.85M¦¸R14.85M¦¸R2100¦¸Rl10nFC10nFCf12VVsVCC6VU1A74HC74D_4V1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK3~1PR46VCC043215安康学院论文（设计）-4-2.2减计数电路计数器74HC192是具有异步清零、异步置数功能的双时钟十进制同步加/减计数器，当S3接+5V时，CR为高电平，计数器清零；当S3接地时，CR为低电平，LD’为低电平时，D0到D3端输入的数据d0到d3被置入计数器，Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0,当CR为低电平，LD’为高电平时，如果CPd为高电平，由CPu输入计数脉冲，进行加计数；如果CPu为高电平，有CPd端输入计数脉冲，则进行减计数；如果CPu和CPd端都为高电平时，计数状态器保持不变。用两片74HC192实现30秒定时器的计数。当S3接地时,同时闭合S1，两片74HC192的LD’=0，计数器置30秒。S1断开时，LD’=1，计数器工作，CPD端输入计数脉时，进行减计数。当计数器减到0时，BO1，BO2同时输出低电平【3】。如图2.2所示。图2.2减计数电路2.3译码和数码显示电路译码器将各级十进制计数器的计数结果进行二-十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来，如图2.3。在图2.3中，4511为BCD七段锁存数码驱动器，其输入端A、B、C、D分别接计数器输出端Q0、Q1、Q2、Q3，输出端a～g分别接数码显示器的七段a～g。数码显示器选用七段共阴极半导体显示器。译码器和显示器之间分别串入七个限流电阻，以防电流过大而烧坏数码管。U14511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U24511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3R2270¦¸RPACK7R1270¦¸RPACK7VDD5VU3ABCDEFGCKU4ABCDEFGCK安康学院论文（设计）-5-图2.3译码和数码显示电路2.4时序控制电路时序控制电路如图2.4所示。BO1，BO2是个位和十位计数器的借位输出端，S2是暂停/连续开关。开关S2打向2时，G3输出高电平，控制门G4打开，秒脉冲信号可以通过控制门G4使计数器进行减计数；开关S2打向1时，G3输出低电平，G4门关闭，秒脉冲被封锁，计数器处于锁存状态。计数器进行30秒倒计时后，十位计数器和个位计数器同时借位，BO1，BO2均为低电平，控制门G1输出低电平，二极管发光，同时G5门关闭，计数器不再进行计数，并显示00【4】。图2.4时序控制电路U174HC192D_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U274HC192D_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14J1Key=SpaceVCC5VVCCVCC5VR110k¦¸J2Key=A012VCC3U14511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U9C4069BCL_5VU10A4011BD_5VU11B4011BD_5VU12C4011BD_5VU13D4011BD_5VU14A4011BD_5VR4100¦¸R510k¦¸R610k¦¸J3Key=Space1816141312U7B4069BCL_5VU8B4069BCL_5V910LED115GNDVCC5V21VCC5V19GNDVCC17安康学院论文（设计）-6-3调试与分析3.1总体设计当开关S打到2处时，计数器74HC192(1)和74HC192(2)清零；当开关S打到1处，计数器处于工作状态。当开关S按下时，计数器置30秒。这时如将开关S打到2处，G输出高电平，计数器进行减计数。如将S2打到1处，G3输出低电平，减计数器停止计数，显示的数字不变。如再将S2打到2处，则计时器继续进行减计数。当计数器减计数到00时，BO1和BO2同时输出低电平，G1输出低电平，发光二极管发光，同时G5被封锁，停止减计数【5】。整机电路如图3.1所示。图3.1整机电路3.2波形调试调节555定时器的电阻R1，R2直到使其得到一个1Hz的秒脉冲。每秒钟形成波形的高低变化，从而实现30秒计数器的计数。波形如图3.2。U14511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U24511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3R2270¦¸RPACK7R1270¦¸RPACK7VDD5VU3ABCDEFGCKU4ABCDEFGCKVDD68676665646362616059585756555453525150494847464544434241U574HC192D_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U674HC192D_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14J1Key=SVCC5VVCC5VR310k¦¸J2Key=AVCC6970VCC123456078U9C4069BCL_5VU10A4011BD_5VU11B4011BD_5VU12C4011BD_5VU13D4011BD_5VU14A4011BD_5VR4100¦¸R510k¦¸R610k¦¸J3Key=Space181614131220U7B4069BCL_5VU8B4069BCL_5V9101171LED11517GNDVCC5VVCC555_VIRTUALTimerGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI4.85M¦¸R14.85M¦¸R2100¦¸Rl10nFC10nFCfU15A74HC74D_4V1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK3~1PR42625024232221GNDGNDGNDVCC5VVCCVCC5VVCCGND19GND安康学院论文（设计）-7-图3.2秒脉冲波形3.330秒计数器的调试。调试结果如图3.3。图3.3进行30秒置数验证图U14511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U24511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3R2270¦¸RPACK7R1270¦¸RPACK7VDD5VU3ABCDEFGCKU4ABCDEFGCKVDD68676665646362616059585756555453525150494847464544434241U574HC192D