1、設計題目：30秒定時器設計一、設計目的掌握計數器、譯碼器、鎖存器、定時器等模塊電路的邏輯功能和工作原理，設計可預 置時間的定時電路；分析與設計時序控制電路。畫出30秒定時器的所有組成電路模塊和整機邏輯電路圖，掌握定時器的工作原理及其設計方法，并對各電路模塊和元件的應用有 所了解。二、設計任務1、設計一個30秒定時器，具有數碼顯示30秒計時功能。2、設置外部操作開關，控制計時器的直接清零、啟動連續功能。3、計時器為30秒遞減計時器，其計時間隔為1秒。4、計時器遞減到零時，數碼顯示器不能滅燈，顯示器顯示00,并發出光電報警。三、整機框圖30秒定時器的原理框圖如圖1:外部操作開關圖1： 30秒定時原

2、理框圖30秒定時器主要由秒脈沖發生器、 控制電路、計數器、譯碼顯示器電路和報警電路五部分組成。計數器完成 30秒減計時功能，而控制電路是直接控制計數器的清零、啟動計數、暫停/連續計數、譯碼顯示等功能。操作直接清零開關時能夠使計數器清零并且使數碼顯示器顯示 00,當啟動開關閉合時，控制電路應封鎖時鐘信號CP脈沖信號），同時計數器完成計數功能，譯碼顯示電路顯示30秒；當啟動開關斷開時，計數器開始計數：當暫停/連續開關閉合時，控制電路封鎖時鐘信號CP計數器處于封鎖狀態，計數器停止計數；當暫停 /連續斷開時，計數器連續累計計數四、各部分電路設計秒脈沖產生電路采用555定時器來實現。555定時器是一種多

3、用途集成電路， 應用相當廣泛，通常只需外接幾個阻容元件就可以很方便的構成施密特觸發器和 多諧振蕩器。利用555定時器構成多諧振蕩器的方法是把它的閥值輸入端TH和觸發輸入端TR相連并對地接電容C,對電源VDD接電阻R1和R2,然后再將R1 和R2接DIS端就可以了。由555定時器構成的秒脈沖產生電路如圖二所示。多諧振蕩器的振蕩周期為：T=0.7（ R1+R2 C=0.7（ 47+2*47） *1000*10*0.000001=987ms=1s2、減計數器電路減計數電路如圖三，計數器 74HC192是具有異步清零、異步預置功能的雙時鐘十進制同步加/減計數器，當S3接+5V時，CR為高電平，計數器清

4、零；當S3接地時，CR為低電平、LD為低電平，D0D3端輸入的數據d0d3被置入計數 器，Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0當CR為低電平、LD為高電平時，如果 CPD為高電平， 由CPU端輸入計數脈沖，進行加計數；如果 CR為高電平，由CPD端輸入計數脈沖，則進行減計數；如果CPD和CPU端都為高電平，計數器保持狀態不變。圖3： 30進制減計數器用兩片74HC192實現30秒定時器的計數，如圖三。當 S3接地（即CR=0，同 時啟動開關S1合上時，兩片74HC192的 LD=Q計數器置30秒。當S1斷開時， LD=1，計數器工作，端CPD輸入秒脈沖時，進行減計數。當計數器減計數到 0時, B

5、O和BQ同時輸出低電平0。3、譯碼和數碼顯示電路譯碼器將各級十進制計數器的計數結果進行二一十進制譯碼，并驅動數碼管用十進制符號顯示出來。如圖四：LE 4511D C B Aa bcde f gY.Y.YYdY.YrY,4511 LEn C 1 A圖4：譯碼和數碼顯示電路在圖四中，4511為BCD七段鎖存數碼驅動器，其輸入端 A B C D分別接 計數器的輸出端Q0 Q1、Q2 Q3;輸出端ag分別接數碼顯示器的七段ag。數 碼顯示器選用七段共陰極數碼管，顯示器的接地線與地線之間串人一個限流電 阻，以防止電流過大而燒壞數碼管。4、時序控制電路圖5：時序控制電路減計數器電路如圖五，B0和BQ是個位

6、和十位計數器的借位輸出端，S2是 暫停/連續開關，開關S2打向2時，G3輸出高電平，控制門G4打開，秒脈沖信 號可以通過控制門G4使計數器進行減數計數；開關 S2打向1時，G3輸出低電 平，G4門關閉，秒脈沖信號被封鎖，計數器處于鎖存狀態。計數器進行 30秒倒 計時后，十位計數器和個位計數器同時借位， B0和BQ均為低電平，控制門 G1 輸出低電平，二極管發光，同時 G5門關閉，計數器不再進行計數，并顯示 00.5、整機框圖整機電路如圖六所示，當開關S3打到2處，計數器74HC1921）和74HC192（2）清零；當S3打到1處，計數器處于工作狀態。當 S1接下時，計數器置30 秒。這時如將開

7、關S2打到2處，G3輸出高電平，計數器進行減計數。如將 S2 打到1處，G3輸出低電平，減計數器停止計數，顯示的數字不變。如再將 S2打 到2處，則計數器繼續進行減計數。當計數器減計數到00時，BQ和BQ同時輸出 低電平，控制門G1輸出低電平，發光二極管發亮，同時G5被封鎖，停止減計數。7 Jlii匚屮屮軻？, I)EL亠汕nCRj.DC3n； r>. i>圖六整機框圖s b g： d_ £ITu1中*1T1" 1亠亠LLd|jl.E 4511 丄! D C： Hs V,TDia b < J* rzzzid451 I6元件清單元件名稱型號數量電阻720歐姆

8、1510K歐姆547K歐姆2電容0.1uF110uF1定時器5551顯示器共陰數碼管2計數器74HC1922譯碼器CD45112非門74HC041二輸入與非門74HC001發光二極管1開關3五、調試要點1、用示波器觀察555定時器經分頻后得到的一個秒脈沖。2、時序控制電路調試：將開關 S2打向2側，秒脈沖信號加入到控制門 G4輸入 端，用示波器觀察G5輸出端是否有秒脈沖輸出。3、30秒減計數器的調試將開關S2和S3打到1側。按一下啟動開關S1時，計數器值30，顯示器應 顯示30秒。B0和BO端輸出高電平，G1輸出高電平，發光二極管不發光。秒脈 沖信號加入到計數器的"端，看計數器能否正

9、確進行減計數。開關 S2打向2 側，減計數器是否清零。4、整機調試連接好整機電路，進行整個電路調試，直到定時器能夠實現30秒正計時和倒計時。六、性能測試與分析性能測試在面包板上焊接定時器，焊接時應嚴格按圖連接引腳，注意走線整齊，布局 合理，器件的懸空端、清零端、置 1端要正確處理。調試步驟和方法如下：1、用示波器檢測秒脈沖電路輸出頻率為 1Hz。2、 接通電路：S3打向1端，S打向2端，S合上。此時觀察，顯示器示數 為30； S打向2時，計數器開始計數。3、當30秒計數完成后，二極管發光，顯示器示數為 0-0。說明此電路功能完好性能分析：秒脈沖電路輸出1Hz脈沖信號到時序控制電路。S2打向2時

10、，G3輸出高電 平，控制門G4打開，秒脈沖信號可以通過控制門G4使計數器進行減計數；開關 S2打向1時，G3輸出低電平，G4門關閉，秒脈沖信號被封鎖，計數器處于鎖存 狀態。計數器進行 30 秒倒計時后，十位計數器和個位計數器同時借位，BO1 和BO均為低電平，控制門G1輸出低電平，二極管發光，同時 G5門關閉，計數器 不再進行計數，并顯示 00。當秒脈沖信號通過時序控制電路進入計數器輸入端時， CPu 置高電位，此時 用兩片74HC192實現30秒定時器的計數。當S3接地（即CR=0，同時啟動開關 S1合上時，兩片74HC192的 LD=Q計數器置30秒。當S1斷開時，LD=1,計數 器工作，CP端輸入秒脈沖時