可預(yù)置定時(shí)電路的設(shè)計(jì)

1、可預(yù)置定時(shí)電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告一. 設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)可靈活預(yù)置時(shí)間的計(jì)時(shí)電路，要求具有時(shí)間顯示功能，能準(zhǔn)確預(yù)置清零。2、 設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫時(shí)|連續(xù)計(jì)時(shí)。3、 要求計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔一秒，計(jì)時(shí)器減1。4、當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減時(shí)間到零（即定時(shí)時(shí)間到）時(shí)，顯示器上顯示00,同時(shí)發(fā)光電報(bào)警信號(hào)。二. 設(shè)計(jì)的作用、目的熟悉集成同步十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器的工作原理。掌握555定時(shí)器的工作原理、集 成電路的使用方法、集成電路的引腳安排、各集成芯片的邏輯功能及使用方法。在日常生活和工作中，我們常常使用都定時(shí)控制，如交通燈定時(shí)等等等。隨著電 子技術(shù)的發(fā)展，控制電路的需求越來(lái)越大?？梢允褂?/p>

2、使用基本可預(yù)置定時(shí)電路構(gòu) 成其他我們生活中應(yīng)用廣泛的電子設(shè)備。三. 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1. 系統(tǒng)概述定時(shí)器由啟動(dòng)電路、秒脈沖發(fā)生器、預(yù)置輸入電路、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、 報(bào)警電路和控制電路共7部分組成?；究驁D如下圖所示：圖1其中譯碼電路和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成計(jì)時(shí)功能，而控制器完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫時(shí)功能。通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)或按鍵電路可以對(duì)定 時(shí)時(shí)間進(jìn)行預(yù)置，這部分需要編碼器。通過(guò)編碼后，送到計(jì)數(shù)器預(yù)置端作為計(jì)數(shù) 的時(shí)間。根據(jù)題目要求這部分應(yīng)采用減計(jì)數(shù)。 在計(jì)數(shù)同時(shí)，還需要對(duì)所計(jì)時(shí)間進(jìn) 行顯示，所以需要譯碼顯示電路，顯示器用 LED對(duì)于本模塊的器件選用，計(jì)數(shù)器選用 74LS1

3、92進(jìn)行設(shè)計(jì)。74LS192是十進(jìn)制可編 程同步加1減計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二一十進(jìn)制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、 加1減計(jì)數(shù)功能。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中可以用發(fā)光二極管來(lái)代替。2. 電路分析與設(shè)計(jì)A:器件選擇十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS19274LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖2所示：Voc Pq MF? 7C0 花u PL P2 P3 而蔭雨崗冋崗茴LJ LzJ LaJ LJ LaJ IaJPl Qi Dp CFO P|J口 2LZFLETas GND墨PLMR0 12 3TT0 12 3 QQQQ圖2 74LS192的引腳排列及

4、邏輯符號(hào)圖中：丄為置數(shù)端，V為加計(jì)數(shù)端，：為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn) 位輸出端，二 為非同步借位輸出端，PO、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，I】.為清除端，QO Q1、Q2 Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下輸入輸出MRPL%P3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXX加計(jì)數(shù)011XXXX減計(jì)數(shù)1 74LS192的功能表(2) 555定時(shí)器雙極型定時(shí)器CB555電路結(jié)構(gòu)圖。它是由比較器 C和C2,基本RS觸發(fā)器和集 電極開(kāi)路的放電三極管Td三部分組成。555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方 便地構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路。

5、其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示：I 18I 5kQ i=r&L1“(丫 5kQ|2vr2 |(TR) |T&10圖3結(jié)構(gòu)框圖圖中的數(shù)碼1 8為器件引腳的編號(hào)。555定時(shí)器符號(hào)如下所示:u?4-RSTVCC8A孚THR CVOLT TRIGDISC7 .XOUTJ1GNDLM555CH1）.模擬功能部件 電阻分壓器%疋經(jīng)3個(gè)5 k Q電阻分壓后提供基準(zhǔn)電壓：當(dāng)不接固定電壓 時(shí)，1 =2/3Vcc，二=1/3Vcc當(dāng)外接固定電壓炫陰時(shí)，：=%韌，紡呢=1/2Vco 電壓比較器C1和C2比較器1 : TH（閾值輸入端） 基準(zhǔn)電壓錢(qián)嘰 時(shí)，輸出陀L=0,否則為1 比較器1 : （閾值輸入端） 基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出1

6、=0,否則為1 集電極開(kāi)路的放電管V輸出=0時(shí)，V導(dǎo)通，輸出”=1時(shí)，V截止。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)2）.邏輯功能部件 】和組成基本RS觸發(fā)器。輸入低電平有效觸發(fā)。=0,=1，置 0, Q=Q ； =11=0，佩L=1.置 0, Q=1, : =0.1 =1, Uc2=1 ,保持。 輸出緩沖級(jí)Q=0=1 時(shí)，輸出-1） =0Q=1 ,=0 時(shí)，輸出-1.）=1 D為直接置0端.D=0,輸出、便為低電平正常工作時(shí)，D端必須為高電平。3）.邏輯功能 RD的為低電平有效的直接置0端 UTH（閾值輸入端）基準(zhǔn)電壓1時(shí)，稱(chēng)為觸發(fā)置0 U i2TR（觸發(fā)輸入端）基準(zhǔn)電壓進(jìn)嘰 時(shí)，稱(chēng)為觸發(fā)置14）.基本功能

7、當(dāng)R=0時(shí)，Q=1,輸出電壓V。二Vol為低電平，VT飽和導(dǎo)通。當(dāng)R =1時(shí)，Vth 2Vcc時(shí)，g -Vcc時(shí)，C1輸出低電平，C2輸出高電平， 33Q=1, Q= 0，V。二 Vol，Td 飽和導(dǎo)通。2 1當(dāng)R =1、VthVcc、VTRJ 時(shí)，C1、C2輸出均為高電平，基本 RS觸3 TR 3發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變，因此v。、VT也保持原來(lái)狀態(tài)不變。2-當(dāng)R=1、VthVcc、V ： % 時(shí)，C1輸出高電平，C2輸出低電平，Q=0,33Q= 1，V。二Voh，VT截止。表2555定時(shí)器的功能表輸入輸出閥值輸入（VI1）觸發(fā)輸入（V2 ）復(fù)位（FD）輸出（Vo）放電管Txx00導(dǎo)通2Vcc3

8、Vcc3Vcc310導(dǎo)通2Vcc31不變不變.74LS04由下圖可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出等于低電平， 而輸入為低電平時(shí)輸出等于 高電平。因此輸出與輸入的電平之間是反向關(guān)系，它實(shí)際上就是一個(gè)非門(mén)。（亦稱(chēng)反向器）。當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，應(yīng)保證三極管工作在深度飽和狀態(tài)，以使輸出電平接近于零。為此，電路參數(shù)的配合必須合適，保證提供給三極的基極電流大于 深度飽和的基極電流。設(shè)計(jì)電路所用的芯片是74LS04,如下圖所示：.74LS0074LS00 是四2輸入與非門(mén)，其邏輯功能表如下:輸入輸出AB001011101110表3與非門(mén)邏輯功能表74LS00內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如下圖：6VctIMA*Y4B3A3VJ

9、打111U! 6-iF-k1A12nJ和A42 0：rlf klG初圖5 74LS00內(nèi)部結(jié)構(gòu)(5) 基本RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)：RS觸發(fā)器，其Q Q把兩個(gè)與非門(mén)G1、G2的輸入、輸出端交叉連接，即可構(gòu)成基本邏輯電路如圖12(a)所示。它有兩個(gè)輸入端 R、S和兩個(gè)輸出端圖6基本RS觸發(fā)器工作原理：基本RS觸發(fā)器的邏輯方程為：Qh+1 = s + RQh1?4-S = 1根據(jù)上述兩個(gè)式子得到它的四種輸入與輸出的關(guān)系1) .當(dāng)R=1、S=0時(shí)，則Q=0,Q=1，觸發(fā)器置1。2) .當(dāng)R=0 S=1時(shí)，則Q=1,Q=0，觸發(fā)器置0。(6) 74LS10三輸入與非門(mén)74LS10 三輸入與非門(mén)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖

10、和真值表如下:VCCp4L13112 32 1110L9 8 oJ6 l?_4Is J |GNDFunction TableY = ABCInputsOutputABCYXXLHXLXHLXXHHHHLH = HIGH Logic LewiL 二 LOW Logic LelX = Either LOW or HIGHLevd74LS10的引腳圖及真值表圖7 74LS10三輸入與非門(mén)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖和真值表(7) 74LS190同步可預(yù)置數(shù)十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器74LS190同步可預(yù)置數(shù)十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)如圖：LD END/U-CLKA 0 c DVCCRC1O16SQQC37圖8 74LS190結(jié)構(gòu)

11、圖1074LS74190功能表:輸入輸出CTENLOADD/UDCBA.CPX0XdcbaX異步預(yù)置X10T加計(jì)數(shù)011T減計(jì)數(shù)11XX保持表5 74LS功能表74LS190動(dòng)作時(shí)序圖如圖774LS190是同步可預(yù)置數(shù)加減十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，符號(hào)與動(dòng)作時(shí)序圖如上圖，它具有 異步指數(shù)端LOAD、加減控制端 D/U和計(jì)數(shù)控制端CTEN為了方便級(jí)聯(lián)，設(shè) 置了兩個(gè)級(jí)聯(lián)輸出端RCO和MAX/MIN其各個(gè)控制端功能詳見(jiàn)其功能表(表 5)LIIIUIff出 詠沖時(shí)鐘嗣浦計(jì)奴yrj11i_i ii一一i -一環(huán)*I-If 1cDr1 1i1 1i (r_ 一 CLK-TLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLTL

12、rL i z ir=F 咕if.- Ml si i i| r|Ictehj I it1 1 11圖9 74LS190動(dòng)作時(shí)序圖(8) .數(shù)碼管譯碼器七段LED顯示譯碼器加法器定義實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)相加的電路稱(chēng)為加法器，它能解決二進(jìn)制中1+1=10的功能。因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸出的是BCD碼，要想在數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)，就必須先把 BCD 碼轉(zhuǎn)換成7段字型數(shù)碼管所要求的代碼。我們把能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)輸出的 BCD碼換 成7段字型代碼，并使數(shù)碼管顯示出十進(jìn)制數(shù)的電路稱(chēng)為“七段字型譯碼器” 。74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA和輸出（YaYg） 端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT和動(dòng)態(tài)

13、滅零輸端（RBI）,以及既有輸 入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零（BI/RBO）端。由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無(wú)效電平時(shí)，輸入 DCBA 經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見(jiàn)表 1中116行。2）消隱功能（BI=0）此時(shí)BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1倒數(shù)第3行，無(wú)論LT和 RBI輸入什么電平信號(hào)，不管輸入 DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“ 0” 7段顯示器 熄滅。該功能

14、主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。3）燈測(cè)試功能（LT = 0 ）此時(shí)BI/RBO端作為輸出端，端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表 1最后一行，與及DCBA 輸入無(wú)關(guān)，輸出全為“ 1”顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測(cè)試， 判別是否有損壞的字段。4）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）此時(shí)BI/RBO端也作為輸出端，LT端輸入高電平信號(hào)，RBI端輸入低電平信號(hào)， 若此時(shí)DCBA = 0000表1倒數(shù)第2行，輸出全為“ 0”顯示器熄滅，不顯示這 個(gè)零。DCBA0，則對(duì)顯示無(wú)影響。該功能主要用于多個(gè) 7段顯示器同時(shí)顯示時(shí) 熄滅高位的零。BIRBOVCCRmrraAObAlcA2dA3efGNDgU1116

15、SDM74LS48M;n衛(wèi)nr引腳如下圖：圖10 74LS48引腳圖（9）七段數(shù)碼顯示管數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件， 數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)的發(fā)光二極管單元DP（decimal point ），其基本單元是發(fā)光二極管。圖13 （a） （b）為共陰管電路和共陰數(shù)碼管引出腳功能圖。a gbJdrm圖ii引出腳功能圖B.功能模塊電路單元(1) .秒脈沖發(fā)生電路首先設(shè)計(jì)定時(shí)電路由于555定時(shí)芯片是一種常用的定時(shí)芯片。原理簡(jiǎn)單易懂，因此選用555芯片來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。如下圖所示用 555定時(shí)器和 74IS190芯片經(jīng)過(guò)3次分頻將1khz

16、分頻成為1hz即為1s即1s定時(shí)電路設(shè) 計(jì)成功。1STVCCDISCCVOLTTRIGOUT圖8 秒脈沖發(fā)生電路僉 i4 IPJ U -（2）.輔助預(yù)置電路：為了保證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，從系統(tǒng)控制要求可知，控制電路要完成以下4項(xiàng)功能。1）操作“直接清零”開(kāi)關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零。2）閉合“啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示預(yù)置數(shù)據(jù)；斷開(kāi)“啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。3）當(dāng)“暫停|連續(xù)”開(kāi)關(guān)處于“暫停”位置時(shí)，控制電路封鎖時(shí)鐘脈沖信號(hào)CP計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，顯示器上保持原來(lái)的數(shù)不變，當(dāng)“暫停4）當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零（即定時(shí)時(shí)間到）時(shí)

17、，控制電路應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使計(jì) 數(shù)器保持零狀態(tài)不變，同時(shí)報(bào)警電路工作。圖9啟動(dòng)、暫停、連續(xù)控制電路(3) 預(yù)置、計(jì)數(shù)、顯示電路通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)或按鍵電路可以對(duì)定時(shí)時(shí)間進(jìn)行預(yù)置，這部分需要編碼器。通 過(guò)編碼后，送到計(jì)數(shù)器預(yù)置端作為計(jì)數(shù)的時(shí)間。 根據(jù)題目要求這部分應(yīng)采用減計(jì) 數(shù)。在計(jì)數(shù)同時(shí)，還需要對(duì)所計(jì)時(shí)間進(jìn)行顯示，所以需要譯碼顯示電路，顯示器 用LED采用74LS4睞作為譯碼顯示電路。對(duì)于本模塊的器件選用，計(jì)數(shù)器選用74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便，74LS192 是十進(jìn)制可編程同步加|減計(jì)數(shù)器，它采用8421碼二一十進(jìn)制編碼，并具有直接 清零、置數(shù)、加|減計(jì)數(shù)功能。(控制左側(cè)開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)清零，控制右側(cè)

18、開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn) 對(duì)0到99內(nèi)的任意數(shù)進(jìn)行預(yù)置數(shù))在其輸入端接入單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制器高低電平可實(shí)現(xiàn)其預(yù)置數(shù)功能。15un!K7汨.、!TDJrEn盤(pán)沁PH5EDT .Il寧 Dir+L54is甌血iszT1c t】：A、I-rncA：UPDTO總體電路如下圖D0LS4 比UliBISSCiA3.12GND圖10計(jì)數(shù)器預(yù)置電路汨.r?$ 16-9:utA4斗f=!M V 帕06仃乩址il.E I尉糾RRjit-lUi rt tJ n u fi20四. 心得體會(huì)及建議一段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)讓我們有機(jī)會(huì)把課堂上學(xué)到的知識(shí)在實(shí)踐中檢驗(yàn)，通過(guò)這段時(shí)間de初步應(yīng)用，我知道自己應(yīng)該學(xué)一些什么方面的知識(shí)和理論， 就我現(xiàn) 在的水平，還要許多的努力。對(duì)于元件的型號(hào)種類(lèi)等等都不是很了解。 尤其是每 個(gè)型號(hào)元件的參數(shù)。所以這機(jī)是一個(gè)很大的空洞，另外對(duì)于數(shù)字電子技術(shù)這 一門(mén)課程，雖然懂一點(diǎn)，但是還是要努力的學(xué)習(xí)，才能夠在實(shí)踐中不那么盲目。 我認(rèn)為在以后的學(xué)習(xí)生活中，我將更加重視課堂上的理論學(xué)習(xí)，只有有堅(jiān)強(qiáng)理論 才可以負(fù)之更好的實(shí)踐。另外選擇元件中，可能找不到電路圖中設(shè)計(jì)的元件，現(xiàn)實(shí)中的元件