倒计时电路.docx
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倒计时电路
倒计时电路(总8页)
概述
倒计时计时器的用途很广泛。
它可以用做定时,控制被定时的电器的工作状态,实现定时开或者定时关,最长定时时间为999分钟。
它还可以用做倒计时记数,最长记时时间为999秒,有三位数码管显示记数状态。
设计思路:
用三个可预置数的减计数器组成三位二-十进制减计数器,用三个译码器和三个LED数码管显示器,CMOS电路组成秒/分选择器,另外有控制电路,控制器随着计数器计数的状态发生改变,计时期间,用电气开关断开,当计时完毕时,用电气开关闭合。
1.设计任务及目的
设计任务:
1).构思设计方案及实现方式。
2).对电路的原理进行介绍。
3).在仿真软件中绘制出达到设计目的的完整电路图,并使电路图简洁,整齐。
4).运行仿真电路,仔细查找电路漏洞及冲突,并予以修正,完成设计。
设计目的:
1).具有9999秒倒计时功能;
2).由外部开关控制电路计时,置数功能;
3).能通过外部开关使电路暂停计时;
4).当倒计时电路计时完成时,发出报警信号,拨动开关能关闭报警信号;
5).计时到0是电路自动停止计时。
2.倒计时计数器组成及原理
2.1倒计时计数器
倒计时计数器选用TTL集成电路,主要由秒定时振荡发生器、减法计数器、译码器、七段数码显示器、控制电路、闪烁报警电路等组成,在电路工作过程中,电路能够通过控制器实现开始计数、清零/复位、暂停/继续计数控制置数等功能,在倒计时结束保持00状态并不断闪烁提示报警,原理图如下。
图1.原理框图
2.2工作原理
当电路工作时,由时钟信号发生器作为最低位输入脉冲;用四片减法计数器芯片级联组成四位数计数器,用七段数码管显示计数;控制电路通过控制减法计数器的控制端实现对电路保留、启动、置数、清零/复位和暂停/继续计数功能的控制;利用JK触发器的翻转状态特性实现闪烁报警功能。
3.拟定设计方案
3.1用proteus进行仿真设计
Proteus仿真软件中提供了丰富的硬件数据可供选择,它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
通过
proteus可以及时仿真实现电路设计功能并及时发现存在的问题进行改正,可以确保设计的电路能够正常实现应有的功能。
3.2计时器电路:
设计实现倒计时功能。
图2.74ls192构成的四位倒计时器
计时器的计时电路由74ls192构成,74ls192为十进制加/减计数芯片,在本设计中并未使用置数端置数,故D0-D3、PL悬空;将DN(减计数脉冲输入端)与clk(脉冲信号)相连,再将74ls192的输出端Q0-Q3七段码显示器的输入端相连,即可构成一位十进制倒计时电路,做一个与之相同的电路,但PN端悬空,用第一个电路的TCD端(减计数输出端)与之D
N端相接,即可构成两位十进制倒计时电路,多位十进制倒计时电路的构成方法依此类推,如图2所做的倒计时电路。
3.3控制电路
设计实现倒计时电路的控制功能。
图3.控制电路
先介绍一下倒计时电路所使用的置数方法,如图5所示,将74ls192的UP端(加计数脉冲输入端)与一个常开按钮开关相接,开关另一段接地,当按下开关,相当于UP端输入一个脉冲信号,电路进行一次加计数;通过加计数的方法完成对电路的置数,如要置数为4则按四次开关即可达到目的。
该控制电路主要由一个计数器和一个2-4线译码器组成,根据需要该电路共需要控制置个位、十位、百位、千位和开始计数5种操作,所以将计数器设置为5位计数器;将计数器的Q2和Q0输出端做与非,将结果接到计数器的清零端,即可构成5位计数器,由图中的上开关控制计数器计数;将计数器的Q0和Q1与译码器的A、B端相接,用计数器的输出选择译码器的输出端,将译码器的四个输出端依此与图2中的4个74ls192的UP端相连,下开关与译码器的E端相连;再用七段码显示器显示计数器输出;
将五位计数器的Q2输出端和脉冲发生器的输出做与非,其结果与个位倒计时器的减计数脉冲输入端相接;当控制电路的计数器输出4时,其倒计时器的个位才有脉冲输入,这样就能实现电路暂停和开始计数的功能;
控制电路通过上开关让五位计数器计数,选通不同的译码器输出端,再由下开关控制译码器输出信号,译码器与倒计时器的加计数端相连,即可通过下开关控制的192芯片进行加计数,通过上开关选中不同的192芯片。
3.4报警电路
当电路倒计时完毕时,需要发出警报,其电路如图4所示;
图4.报警电路
在介绍报警电路之前,先介绍一下到计时电路到零时如何自动停止,当74ls192出现借位时,TCD端会输出一个低脉冲,74ls192的清零端是高电平有效,将TCD端通过一个非门和192清零端相接,当电路倒计时到零时,TCD端输出低脉冲经非门变为高脉冲,芯片清零,TCD端输出低脉冲,芯片清零,即可达到完成倒计时自动停止的目的;对于四位的倒计时器,只需将千位的TCD端接非门后与所有的清零端相接,就可达到自动停止的目的。
报警电路为D触发器接非门构成的T触发器,将CLK端与倒计时器的千位TCD端相连即可实现报警。
4.使用手册
电路实现0000-9999的最大计数,计数时间间隔为1s。
通过置数能完成小于9999秒的任意时间的倒计时。
该计数器主要由两开关控制(见图5),由最右侧的显示器显示工作状态(由0、1、2、3、4表示),按动上开关逐次循环改变工作状态;其中0、1、2、3分别表示对个位、十位、百位、千位置数,选中0123中的一个工作状态之后按动下开关即可对对应的位进行置数(按一下加一);当工作状态选中4,则计时开始。
当计时完毕后led灯会闪烁,按动上开关使工作状态为0123中的任一个即可停止报警,电路也可以通过这样的方式暂停计时。
5.整体电路图
图5.整体电路
6.课程设计总结
通过这本次课程设计,熟悉了isis电路仿真软件,对其功能和仿真有了一定的了解。
对本次设计中使用的74ls192,74ls139等芯片有了更深入的了解。
对其功能,使用方式有了掌握。
在设计电路的过程中遇到了许多问题,一些问题并没有得到解决如:
电路本身除了秒计时功能外,还构思过分计时功能,由控制电路控制,但最终该功能没有实现,因为电路冲突,在多次改进未果的情况下被放弃;即使是最后的成品电路也存在缺陷,如在第一次接通电路时,报警led为灭(在未完成倒计时情况下),完成倒计时后LED闪烁,但在之后的计时过程中,LED常亮(发出警报时闪烁),
电路最好的部分是由计时器构成的控制电路,
他将复杂控制操作变得简单,并且在理论上可以让电路拥有多种功能,由控制器选择所要使用的功能,如可以通过控制电路让本设计既具有加计数功能又有减计数功能,由控制器控制,这就大大的增加了电路的扩展性。
通过本次课程设计,我深切的感到了自己对组合逻辑和时序逻辑的不了解,特别是其连接部分,对芯片功能及使用的不熟悉,不过能够独立设计和完成这个电路是很高兴的,它也让我注意到以前学习中没有注意到的实际应用部分,总的来说受益匪浅。
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