1、 WORD 15/15航空航天大學課 程 設 計三位數字顯示計時器定時器設計班級 學號 學 生 姓 名 指 導 教 師航空航天大學課 程 設 計 任 務 書課 程 名 稱 電子線路課程設計課程設計題目三位數字顯示計時器定時器設計 課程設計的容與要求：一、設計說明與技術指標設計一個三位數字顯示計時器、定時器電路，技術指標如下：計時、定時能夠任意啟停，保持計時、定時結果；開機自動復位；最大顯示時間為9分59秒；設置時間，定時報警；二、設計要求1在選擇器件時，應考慮成本。2根據技術指標，通過分析計算確定電路和元器件參數。3畫出電路原理圖（元器件標準化，電路圖規化）。三、實驗要求1根據技術指標制定實驗

2、方案；驗證所設計的電路，用軟件仿真。2進行實驗數據處理和分析。四、推薦參考資料1. 童詩白，華成英主編模擬電子技術基礎M：高等教育，2006年五、按照要求撰寫課程設計報告成績評定表：序號評定項目評分成績1設計方案正確，具有可行性，創新性（15分）2設計結果可信（例如：系統分析、仿真結果）（15分）3態度認真，遵守紀律（15分）4設計報告的規化、參考文獻充分（不少于5篇）（25分）5答辯（30分）總分最終評定成績（以優、良、中、與格、不與格評定）指導教師簽字： 2016年 12月 31日一、概述 此次課設題目為與時定時系統，計時器和定時器在人們日常生活中有著廣泛的應用， 本次課程就是設計利用55

3、5定時器以與數字邏輯芯片和數碼管實現數字電子計時器和定時器功能，能夠滿足基本的功能要求，電路要求由可控脈沖發生器、計數電路，顯示數碼管電路以與報警電路組成。旨在通過這次課程設計實現知識的活學活用，能夠將知識運用到實踐中去，數字電路分為組合電路和邏輯電路，而本次課設則是基于對邏輯同步或者異步知識的掌握，能夠根據題目選用相應的芯片，設計相應的電路，是本次實驗最大的目的。二、方案論證方案一：使用數字電路的原理設計本方案，方案一利用555定時器以與數字邏輯芯片和數碼管實現數字電子計時器和定時器功能，電路要求由可控脈沖發生器、計數電路，顯示數碼管電路以與報警電路組成。使用555多諧振蕩器產生脈沖信號，使

4、用數字芯片進行計數，通過LED進行報警最后使用顯示譯碼器顯示計數。所以一共有四部分組成。圖1 總體電路的原理框圖方案二： 方案二采用單片機編程進行設計實現計時器或者定時器的設計。本設計采用的是方案一，由于本學期只掌握了數字電路的學習，對于單片機的知識有生疏，所以采取方案一實現計時器定時器的設計。電路設計3.1電路設計總體方案3.1.1設計基本思路本次設計功能為計時器與定時器，對于計時器來說，可以認為是一個計數器的應用，通過脈沖源產生方波信號，讓信號作用于計數芯片實現計數功能，同時，為了滿足三位數顯示計時器，需要用到數碼管，為了實驗電路的簡單可操作性，采用自帶譯碼器功能的顯示數碼管，通過計數器的

5、串行連接以與對于進制的設置實現最大輸出9：59。控制電路采用簡易開關控制脈沖的接入，可以隨時暫停，啟動。報警系統采用發光二極管實現，通過高低電平實現對于二極管亮暗的控制。定時器在報警電路，脈沖源，控制電路中使用一樣的元器件，但是計數功能發生改變，通過使用74LS192實現減法計數器的功能，用置數法實現最大值9:59的設置。3.1.2 設計總流程圖圖2總體電路的原理框圖3.2 555多諧振蕩器，74LS160，74LS192介紹3.2.1 555多諧振蕩器555多諧振蕩器采用555芯片，通過電阻和電容的計算周期，使之產生周期脈沖，555多諧振蕩器的3引腳為脈沖輸出口，將之引入計數器脈沖端，從而實

6、現計數功能。圖3 555多諧振蕩器電路框圖3.2.2 74LS160 160為可預置的十進制計數器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種線路結構型式,其主要電器特性的典型值如表3-1(不同廠家具體值有差別): 74LS160的主要電器特性 異步清零端/MR1 為低電平時，不管時鐘端CP信號狀態如何，都可以完成清零功能。 160的預置是同步的。當置入控制器/PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數據輸入端P0-P3一致。3.2.3 74LS192 192為十進制可逆加減法計數器，通過使能端的控制，實現加減法控制，通過555脈沖加入脈沖端實現計數，從而控制顯示譯碼器產

7、生十進制數。定時器電路采用的是雙時鐘方式的十進制可逆計數器74LS192，其中74LS192的VCC與分別為電源、地引腳；P0、P1、P2、P3為并行數據輸入端；Q0、Q1、Q2、Q3為數據輸出端；CPD為減法計數脈沖輸入端；PL為異步預置輸入控制端（低電平有效）；MR為異步清零復位輸入控制端（高電平有效）；TCU為進位輸出端（低電平有效）；TCD為借位輸出端（低電平有效）。3.3 數字邏輯控制，脈沖信號產生，計數器計數和數碼管顯示模塊3.3.1報警系統模塊 計時器運用的報警原理為：本次報警實現的是60s報警的任務，計時器為從0:00開始計時，當計時器計時到8:59時，根據進位要求，接下來的狀

8、態為9:00，即當分位顯示為9是，即為00到59的60s計時，故只要滿足分位為9即可滿足60s計時的報警功能，分位為9即1001，當輸出為1001是與門輸出為高電平，發光二極管陰極接地，陽極為高電平，導通，發光報警。圖4計時器報警電路的框圖 定時器同樣實現的最后60s報警的功能，由于定時器為從9:59開始倒計時，故當分位顯示為0時候，后兩位為59，即可實現從59-00的倒計時功能，當分位為0是，二進制為0000，輸出為0，通過反相器呈現高電平，加到二極管的陽極，陰極接地，二極管導通，故發光報警。圖5定時器報警電路的框圖3.3.2脈沖信號產生模塊多諧振蕩器為自激振蕩電路，可以利用自身的作用產生脈

9、沖信號，常被用作信號源使用。其中根據公式T=（R1+2*R2）*C*ln2以與秒脈沖的周期T=1s可以算出電阻R1=R2=47K，電容C=10uF。圖6555多諧振蕩器電路的波形圖3.3.3計數器計數模塊 計數器計時通過74LS160實現十進制加法計數，后兩位為60進制計數器，通過置零法加入與非門實現60進制，然后進位輸出給第一位實現9:59的最大計時。計時器運用置零法，計時器為從0：00開始到9:59為止，首先秒需要實現60進制，所以運用置零法，將第二個芯片變為0-5循環，原本的74LS160為十進制加法計數器，從0開始計數，接受到第6個脈沖之后變為0110，產生置零信號加入RD端，重新返回

10、0即可實現0-5循環。圖7計時器計數電路的原理框圖 計數器定時通過74LS192可逆十進制加減法計數器實現定時，忽略加法計數功能，實現減法計數器的功能。后兩位同樣為60進制，進位輸出到第一位最后實現0:00的定時功能。計數器：計數器初態為0101，選擇串行進位法，當進入1001狀態下譯出LD=0的信號加到置數端，下一個CLK到來前置入0101信號，從0101-1001進行循環，進制為5*10+10=60進制。圖8定時器計數電路的原理框圖3.3.4 顯示器模塊 在顯示譯碼器部分在仿真的時候采用帶有譯碼功能的顯示器進行計數，但是在硬件連接過程中發現沒有實際物件，所以在硬件連接部分采用74LS47譯

11、碼器驅動數碼管進行顯示。數碼管的驅動電路所采用是共陽極的七段譯碼器74LS47，可以直接與共陽極的數碼管連接。其中74LS47的OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG腳為輸出端分別接到數碼管的A、B、C、D、E、F、G腳上。圖9譯碼器顯示電路仿真圖四、性能的測試1.計時器測試：當啟動時，打開開關，脈沖進入，顯示數碼管開始從0:00開始計時，直到顯示9:59計時停止，性能良好，可以完美的顯示所要的功能，當剩60s時，發光二極管亮燈，啟動報警裝置，通過開關實現開機復位以與隨時暫停啟動的功能。圖10定時器9:59停止電路仿真圖2.定時器測試：當啟動時，打開開關進行置數，顯示數碼管從9:59開始定時

12、，直到顯示為0:00停止，性能良好，當倒計時60s時啟動發光二極管實現報警裝置，通過開關配合實現開機自動復位以與暫停啟動功能。圖11定時器0:00停止電路仿真圖3.多諧振蕩器測試表1多諧振蕩器電路測試數據表R1（K）R2（K）C1（uf）C2（uf）頻率（Hz）周期(s)47K47K0.011011五、結論 計時器電路有脈沖產生電路，計數電路，報警電路，控制電路四部分組成，有555多諧振蕩器產生脈沖信號加到計數器芯片上，當開關閉合即為啟動，加入方波信號，輸入最后一個芯片中，從0-9開始循環，當最后一個芯片到達9后串行進位輸入到第二個芯片中，芯片從0-5開始循環，到達五之后，秒進制變為60進制，

13、分為第三個芯片開始啟動從0變為1，顯示譯碼器顯示輸出的數字即可。 定時器電路有脈沖產生電路，計數電路，報警電路，控制電路四部分組成，有555多諧振蕩器產生脈沖信號加到計數器芯片上，當開關閉合即為啟動，加入方波信號，輸入最后一個芯片中，由于是減法計數器，初始狀態為9，加入脈沖以后，從9開始減法計數，當從9-0循環結束后，啟動第二個芯片，第二個芯片從初始值的5開始減法計數變為0，然后傳到第一個芯片開始啟動。性價比 本次設計主要采用74LS160與74LS192芯片，相對而言，價格比較便宜，通過本次設計可以實現現實生活中的計時器與定時器功能，并且性能良好，可以隨意控制，所以設計性價比優，可以廣泛使用

14、。七、課設體會與合理化建議 整個設計通過了軟件和硬件上的調試，我想著對于自己以后的學習和生活都會有很大的幫助，在這次設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發現，書本上的理論性的東西與實際操作還是有一定的出入，所以這些問題不但要深入的理解，而且還要不斷的更正之前錯誤的思維，一切問題必須靠自己一點一滴的解決，而且在解決中你會感覺到自己飛速的提升。通過這次課設我也發現自己的不足之處，雖然理論方面存在優勢，但是在實踐操作上還是有所差距。參考文獻1閻石主編.數字電子技術.M：高等教育，2006年2振官等編著.新穎高效聲光報警器.M：國防工業，2005年3 童詩白編著，華成英主編模擬電子技術基礎M：高等教育，2006年4 王連英等編著，三勇主編Multisim12電子線路設計與實驗M：高等教育，2015年5 賈鵬編著，石會主編數字電路與系統設計M：電子科技大學，2016年6 梅生編著電子技術基礎課程設計M：高等教育，2000年