課程設(shè)計(jì)--倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　專 業(yè)： </b></p><p>　　班 級(jí)： </p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：<

2、;/b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　2017年12月</b></p><p><b>　　電氣與信息學(xué)院</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　電氣與信息學(xué)院工

3、學(xué)08—I專業(yè)2016級(jí)，學(xué)號(hào)：，姓名：</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)課題：</b></p><p><b>　　倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)工作日自2017年12月11日至2017年12月22日</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn)：信息館</

4、p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求： (詳細(xì)內(nèi)容見課程設(shè)計(jì)文檔)</p><p><b>　　課題來源:</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師命題</b></p><p><b>　　目的意義:</b></p><p>　　在學(xué)習(xí)了數(shù)字電路，模擬電路等

5、知識(shí)后，設(shè)計(jì)一個(gè)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)，來鞏固其所學(xué)到的相關(guān)知識(shí)，并鍛煉實(shí)踐能力。</p><p><b>　　基本要求:</b></p><p>　?。?）倒計(jì)時(shí)器具有可設(shè)置99S內(nèi)任意數(shù)字開始倒數(shù)的功能；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)各單元電路，給出具體設(shè)計(jì)思路、電路器件；</p><p><b>　　（3）總電路設(shè)

6、計(jì)；</b></p><p>　?。?）在邏輯實(shí)驗(yàn)箱上安裝調(diào)試電路；</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)評(píng)審表</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)要求1</p><p><b>　　2、方案比較1&l

7、t;/b></p><p>　　3、單元電路設(shè)計(jì)1</p><p><b>　　4、元件選擇4</b></p><p><b>　　5、整體電路4</b></p><p>　　6、電路工作原理5</p><p>　　7、困難問題及解決措施5</p>

8、<p><b>　　8、總結(jié)與體會(huì)5</b></p><p><b>　　9、致謝5</b></p><p><b>　　10、參考文獻(xiàn)5</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)要求</b></p><p><b>

9、　　1.1.設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)隨意可調(diào)時(shí)間和暫?；謴?fù)功能的99秒倒計(jì)時(shí)器，要求如下： </p><p>　　1）倒計(jì)時(shí)器具有可設(shè)置99S內(nèi)任意數(shù)字開始倒數(shù)的功能。</p><p>　　2）倒計(jì)時(shí)器具有按鍵開始倒計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　3）倒計(jì)時(shí)器具有任意時(shí)間暫停和開始的功能。</p&g

10、t;<p><b>　　1.2.設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1）設(shè)計(jì)思路清晰；</b></p><p>　　2）設(shè)計(jì)各單元電路；</p><p><b>　　3）總電路設(shè)計(jì)；</b></p><p>　　4）在邏輯實(shí)驗(yàn)箱上安裝調(diào)試電路；</

11、p><p><b>　　5）寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；</b></p><p><b>　　2、方案比較</b></p><p>　　方案一是直接使用開關(guān)輸入計(jì)數(shù)器高低電平，表示二進(jìn)制數(shù)，開關(guān)有機(jī)械抖動(dòng)。</p><p>　　方案二則利用撥碼開關(guān)，74LS48N譯碼器，555定時(shí)器，以74LS191N加減計(jì)數(shù)器作為

12、減法計(jì)數(shù)器芯片，并且采用74LS191N異步置數(shù)。</p><p>　　本著經(jīng)濟(jì)，方便、安全、可靠的原則選擇方案二。</p><p><b>　　3、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1基本原理</b></p><p>　　99秒倒計(jì)包括倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器選用TTL集成電路，主要由秒定

13、時(shí)振蕩發(fā)生器、減法計(jì)數(shù)器、譯碼器、控制電路、閃爍報(bào)警電路等組成，在電路工作過程中，電路能夠通過控制器實(shí)現(xiàn)開始計(jì)數(shù)、清零/復(fù)位、暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)等功能，在倒計(jì)時(shí)結(jié)束保持00狀態(tài)并不斷閃爍提示報(bào)警，</p><p>　　3.2實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示</p><p>　　選取共陰極七段紅色數(shù)碼管作為顯示器，譯碼器選擇74LS48N，將譯碼器的LT、RBI端直接接高電平，BI/RBO也接高電平，將七段數(shù)碼管

14、的七個(gè)引腳分別接100Ω電阻后于譯碼器輸出端相連，在譯碼器輸入端輸入電平實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼管顯示功能。</p><p>　　2.3 555定時(shí)振蕩實(shí)現(xiàn)秒振蕩發(fā)生功能</p><p>　　如圖1所示，用555定時(shí)器、電容電阻組成多諧振蕩發(fā)生器，C1選擇1uF，圖中C1為100nF為仿真實(shí)驗(yàn)用數(shù)據(jù)，C2選擇10nF，電阻均為5.1kΩ，由周期計(jì)算公式：T≈0.7（R1+2R2）C1 ≈ 1s。<

15、/p><p><b>　　圖1 電路圖</b></p><p>　　3.2.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)功能</p><p>　　選用74LS191N加減計(jì)數(shù)器作為減法計(jì)數(shù)器芯片，U/D加減控制端接高電平將74LS191N設(shè)置為減法計(jì)數(shù)狀態(tài)，將74LS191N輸出端與74LS48N譯碼器的輸入端相接，脈沖接555定時(shí)振蕩電路產(chǎn)生的諧振脈沖，實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)功能。&

16、lt;/p><p>　　3.3設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)反饋電路實(shí)現(xiàn)99秒計(jì)數(shù)功能</p><p>　　如圖2，采用74LS191N異步置數(shù)，高位反饋輸出OA、OB通過兩個(gè)2輸入與非門兩次與非反饋給D觸發(fā)器RESET端，為實(shí)現(xiàn)控制功能準(zhǔn)備，最終反饋給預(yù)制LD端（電路圖中為L(zhǎng)OAD端）；低位反饋輸出OB、OD同高位方法實(shí)現(xiàn)。高位預(yù)置數(shù)端DCBA預(yù)置0100，低位預(yù)置數(shù)端DCBA預(yù)置1001，實(shí)現(xiàn)99秒計(jì)數(shù)。<

17、;/p><p><b>　　圖2 電路圖</b></p><p>　　3.4設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)控制電路實(shí)現(xiàn)清零/復(fù)位和暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)控制電路</p><p>　　3.4.1清零/復(fù)位電路</p><p>　　高、低位74LS191N的反饋信號(hào)分別通過兩個(gè)2輸入與非門兩次與非輸入D觸發(fā)器的RESET端，同時(shí)D端與清零/復(fù)位控制電路相連，

18、D觸發(fā)器輸出Q再反饋會(huì)LOAD端（即LD端），兩個(gè)D觸發(fā)器的D端均與開關(guān)J4所在清零/復(fù)位控制電路電阻、二極管右端，開關(guān)左端相接，高位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)與低位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)端與D輸入接線位置相同，使得開關(guān)閉合前高低位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)及D為高電平，閉合后高低位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)及D為低電平，從而控制LD預(yù)置端實(shí)現(xiàn)清零和復(fù)位功能。</p><p>　　3.4.2暫

19、停/繼續(xù)計(jì)數(shù)電路</p><p>　　單刀單擲開關(guān)J1所在電路為暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)功能電路。開關(guān)J1閉合前，J1所在電路反饋低電平，當(dāng)J1閉合后，J1所在電路反饋高電平，反饋信號(hào)經(jīng)兩個(gè)或非門兩次或非輸入D觸發(fā)器輸入D端，D觸發(fā)器輸出Q接低位74LS191N的CTEN端（及EN使能端），上面的JK觸發(fā)器的輸出端與第一個(gè)或非門的另一輸入端相連。電路工作時(shí)，當(dāng)J1斷開，正常工作，當(dāng)J1閉合時(shí)，使能端CTEN變?yōu)楦唠娖剑臀?/p>

20、74LS191N輸出保持，使電路進(jìn)入暫停狀態(tài)，斷開J1則繼續(xù)計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.5設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)閃爍報(bào)警電路</p><p>　　根據(jù)譯碼器控制端BI/RBO功能如表1所示</p><p><b>　　表1 功能表</b></p><p>　　如表1，當(dāng)BI/RBO為0時(shí)，不論LT，RBI及A3A2A1A0為何值，

21、輸出為0且數(shù)碼管為滅燈狀態(tài)。當(dāng)BI/RBO為1時(shí)，正常輸出輸入數(shù)據(jù)。</p><p>　　對(duì)于JK觸發(fā)器，J端接高電平，K端與低位74LS191N的使能端EN（電路圖中CTEN端）相接，則K端在計(jì)數(shù)使能時(shí)為低電平，暫?；蛴?jì)數(shù)到00時(shí)為高電平，由JK觸發(fā)器功能表2如下：</p><p>　　表2 JK觸發(fā)器功能表</p><p>　　由表2可知當(dāng)J=1，K=0時(shí)，BI

22、/RBO置1，數(shù)碼管正常工作；當(dāng)J=1，K=1時(shí)，BI/RBO翻轉(zhuǎn)，使數(shù)碼管時(shí)亮?xí)r滅閃爍。</p><p>　　報(bào)警電路圖如圖3所示</p><p><b>　　圖3 報(bào)警電路圖</b></p><p><b>　　4、元件選擇</b></p><p><b>　　元件選擇如表3所示<

23、;/b></p><p><b>　　表3 元件選擇表</b></p><p><b>　　5、整體電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整體電路圖如下圖4所示</p><p><b>　　圖4 整體電路圖</b></p><p><b>

24、;　　6、電路工作原理</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)從99到00的99秒倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，時(shí)間間隔為1s，具有啟動(dòng)，清零/復(fù)位與暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)功能；同時(shí)當(dāng)清零與暫停時(shí)，清零/復(fù)位或暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)功能電路中的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，作為功能標(biāo)識(shí)；暫停時(shí)，數(shù)碼管顯示閃爍提醒，倒計(jì)時(shí)到00時(shí)計(jì)數(shù)保持00，并且閃爍報(bào)警，提示計(jì)數(shù)結(jié)束。</p><p>　　J1為單刀單擲開關(guān)，是暫停/繼續(xù)計(jì)數(shù)

25、功能控制開關(guān)，閉合J1,開關(guān)，計(jì)數(shù)暫停，斷開J1開關(guān)，計(jì)數(shù)繼續(xù)；J3為自動(dòng)復(fù)位開關(guān)，時(shí)計(jì)數(shù)啟動(dòng)開關(guān)，當(dāng)清零/復(fù)位開關(guān)斷開復(fù)位后，按下J3啟動(dòng)計(jì)數(shù)；J4為單刀單擲開關(guān)，是清零/復(fù)位功能控制開關(guān)，閉合J3開關(guān)，數(shù)碼管清零保持，再斷開J3開關(guān)，復(fù)位30，等待啟動(dòng)開關(guān)J3啟動(dòng)</p><p>　　7、困難問題及解決措施</p><p>　　使用74LS191N加/減計(jì)數(shù)器的時(shí)候?qū)ζ浞答伜彤惒街脭?shù)功

26、能不是很清楚，</p><p>　　在查閱書本和實(shí)踐多次的基礎(chǔ)上終于解決異步置數(shù)問題。另一個(gè)問題是倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)到00時(shí)的保持與閃爍問題，這是檢查線路都沒有接錯(cuò)或時(shí)接漏，因?yàn)榫€路沒有接緊而導(dǎo)致接觸不良的問題。</p><p><b>　　8、總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　列夫·托爾斯泰說：“如果學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)是使自己什么也不會(huì)創(chuàng)

27、造，那他的一生將永遠(yuǎn)是模仿與抄襲。此次課程設(shè)計(jì)就讓我深刻的感受到了這點(diǎn)所以我得感謝學(xué)院為培養(yǎng)我們獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的能力所創(chuàng)造的條件與氛圍。課程設(shè)計(jì)過程中對(duì)學(xué)到的各種芯片的功能，作用有了更加深入的學(xué)習(xí)。在設(shè)計(jì)30秒倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)，用到了74LS191N加/減計(jì)數(shù)器，共陰極數(shù)碼管，74LS48N譯碼器，555定時(shí)器組成多諧振蕩器電路，JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器等元器件，對(duì)這些元器件的特性，功能有了進(jìn)一步深入的了解。通過555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電

28、路的仿真對(duì)其電路結(jié)構(gòu)有了更深刻的印象，掌握了通過改變RC的值對(duì)振蕩周期進(jìn)行調(diào)整。每遇到一個(gè)問題都時(shí)進(jìn)一步學(xué)習(xí)和加深對(duì)電路，原理，元器件學(xué)習(xí)的過程，每解決一個(gè)問題，沒實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能，都會(huì)十分的興奮，總之，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)提高能力，實(shí)踐所學(xué)知識(shí)的過程，當(dāng)然，還有許多的元器件，電路原理等有待于進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，這次的課程設(shè)計(jì)只是一個(gè)開始，希望今后也能進(jìn)一步學(xué)習(xí)到更多。</p><p><b>　　9、致謝</b

29、></p><p>　　在這次的課程設(shè)計(jì)中，讓我收獲頗多，不僅認(rèn)識(shí)到自身上的不足，同時(shí)也通過每一步腳印得到了自己意想不到的知識(shí)。十分感謝xx老師對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)以及周圍同學(xué)們對(duì)我的幫助。學(xué)習(xí)不能單一的僅僅依靠從書本和網(wǎng)絡(luò)等途徑獲取，更多的則是通過親自的實(shí)踐。感謝學(xué)院和老師給了我們這么一個(gè)機(jī)會(huì)，從今以后我一定會(huì)好好努力。</p><p><b>　　10、參考文獻(xiàn)</b&

30、gt;</p><p>　　[1]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分，北京，高等教育出版社，2006。</p><p>　　[2]閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京，高等教育出版社，1998</p><p>　　[3]劉明丹，基于數(shù)字電路對(duì)交通燈控制的研究與設(shè)計(jì)，北京，高等教育出版社2005年</p><p>　　[4]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，北京