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1、30秒倒计时计数器设计 数字电子计数基础课程设计学院：计算机学院专业班级：通信工程10-2班时间：1月7日目 录设计要求3正文 一、倒计时器组成及原理 3 1.1倒计时计数器组成 3 1.2工作原理 3 二、确定设计方案 4 2.1用Multisim进行仿真设计 4 2.2设计实现数码管显示 4 2.3设计555定时振荡实现秒振荡发生功效 4 2.4设计实现减法计数功效 5 2.5设计实现二位数减法计数功效 5 2.6设计实现反馈电路实现30秒计数功效 5 2.7设计实现控制电路实现开启、清零/复位和暂停/继续计数控制电路 5 2.7.1清零/复位电路5 2.7.2暂停/继续计数电路6 2.7
2、.3开启电路 7 2.8设计实现闪烁报警电路 8 三、功效说明总结 9 四、课程设计小结 9 参考文件 10 附录： 一、电路原理图 11 二、元器件明细表 11设计要求：设计30秒倒计时计数器。30秒倒计时器设计功效要求包含：1、 含有30秒倒计时功效；2、 设置外部操作开关，控制计时器直接清零/复位、开始和暂停/连续计数功效；3、 计时器计时间隔为1秒；4、 计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，保持并闪烁光电报警。5、 计时器暂停计数时，数码管闪烁提醒；正文：一、 倒计时器组成及原理1.1倒计时计数器组成倒计时计数器选择TTL集成电路，关键由秒定时振荡发生器、减法计数器、译码器、七段数
3、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，电路能够经过控制器实现开始计数、清零/复位、暂停/继续计数等功效，在倒计时结束保持00状态并不停闪烁提醒报警，原理图以下：七段数码管显示数码管译码器减法计数器秒定时振荡发生器控制电路闪烁报警电路 倒计时计数器原理组成框图图11.2工作原理当电路工作时，由555定时器组成多谐振荡器，选择合适电容使振荡周期为1s；用两片减法计数器芯片级联组成二位数计数器，用七段数码管显示计数；控制电路经过控制减法计数器控制端实现对电路保留、开启、清零/复位和暂停/继续计数功效控制；利用JK触发器翻转状态特征和译码器BI/RBO端控制实现闪烁报警功效。二、
4、确定设计方案2.1用Multisim进行仿真设计Multisim是美国国家仪器（NI）推出以Windows为基础仿真工具，适适用于板级模拟/数字电路板设计工作。Multisim中提供了丰富硬件数据可供选择，它包含了电路原理图图形输入、电路硬件描述语言输入方法，含有丰富仿真分析能力。经过Multisim能够立即仿真实现电路设计功效并立即发觉存在问题进行更正，能够确保设计电路能够正常实现应有功效。2.2设计实现数码管显示选择共阴极七段红色数码管作为显示器，译码器选择74LS48N，将译码器LT、RBI端直接接高电平，BI/RBO也接高电平，将七段数码管七个引脚分别接100电阻后于译码器输出端相连，
5、在译码器输入端输入电平实现了数码管显示功效。2.3设计555定时振荡实现秒振荡发生功效图2，用555定时器、电容电阻组成多谐振荡发生器，C1选择1uF，图中C1为100nF为仿真试验用数据，C2选择10nF，电阻均为5.1k，由周期计算公式：T0.7（R1+2R2）C1 1s 图22.4设计实现减法计数功效选择74LS191N加减计数器作为减法计数器芯片，U/D加减控制端接高电平将74LS191N设置为减法计数状态，将74LS191N输出端和74LS48N译码器输入端相接，脉冲接555定时振荡电路产生谐振脉冲，实现减法计数功效。2.5设计实现二位数减法计数功效级联两片均设置为减法计数器74LS
6、191N，将低位减计数器进位端RCO接高位减计数器EN使能端（图中为CTEN端），将数码管、电阻及译码器74LS48N按2.2中说明连接，实现二位数减计数功效。2.6设计实现反馈电路实现30秒计数功效图3，采取74LS191N异步置数，高位反馈输出OA、OB经过两个2输入和非门两次和非反馈给D触发器RESET端，为实现控制功效准备，最终反馈给预制LD端（电路图中为LOAD端）；低位反馈输出OB、OD同高位方法实现。高位预置数端DCBA预置0100，低位预置数端DCBA预置1001，实现30秒计数。图32.7设计实现控制电路实现开启、清零/复位和暂停/继续计数控制电路2.7.1清零/复位电路高、
7、低位74LS191N反馈信号分别经过两个2输入和非门两次和非输入D触发器RESET端，同时D端和清零/复位控制电路相连，D触发器输出Q再反馈会LOAD端（即LD端），两个D触发器D端均和开关J4所在清零/复位控制电路电阻、二极管右端，开关左端相接（图3），高位74LS191N高电平预置数和低位74LS191N高电平预置数端和D输入接线位置相同，使得开关闭合前高低位74LS191N高电平预置数及D为高电平，闭合后高低位74LS191N高电平预置数及D为低电平，从而控制LD预置端实现清零和复位功效。图4，J4控制电路为清零/复位控制电路，J4为控制开关，闭合清零，开启复位。图42.7.2暂停/继续
8、计数电路单刀单掷开关J1所在电路为暂停/继续计数功效电路。如上图4，开关J1闭合前，J1所在电路反馈低电平，当J1闭合后，J1所在电路反馈高电平，反馈信号经以下图5两个或非门两次或非输入D触发器输入D端（以下图5），D触发器输出Q接低位74LS191NCTEN端（及EN使能端），上面JK触发器输出端和第一个或非门另一输入端相连。电路工作时，当J1断开，正常工作，当J1闭合时，使能端CTEN变为高电平，低位74LS191N输出保持，使电路进入暂停状态，断开J1则继续计数。图52.7.3开启电路如上图5，J3所在为开启控制电路，当J1处于断开状态，RESET端为低电平，当闭合J1后，RESET端为
9、高电平，JK触发器输出置0，正常工作状态下第一级或非门另一输入为0，经两级或非后输入D触发器，且输入为低电平，即输出端Q输出低电平至CTEN（EN使能端）使电路开启。74LS191N功效表图：预置使能加/减控制时钟预置数据输入输出工作模式LDEND/UCP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q00xxx d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0异步置数11xx x x x x保持数据保持100 x x x x加法计数加法计数101 x x x x加法计数减法计数图62.8设计实现闪烁报警电路依据译码器控制端BI/RBO功效 功效（输入）输入输入/输出输出LTRBIA3A2A1A0
10、BI/RBO a b c d e f g 灭灯xxxxxx0 0 0 0 0 0 0 0图7图7，当BI/RBO为0时，不管LT，RBI及A3A2A1A0为何值，输出为0且数码管为灭灯状态。当BI/RBO为1时，正常输出输入数据。对于JK触发器，J端接高电平，K端和低位74LS191N使能端EN（电路图中CTEN端）相接，则K端在计数使能时为低电平，暂停或计数到00时为高电平，由JK触发器功效表以下：JK输出10置111翻转图8图9，将74LS48N译码器BI/RBO和该JK触发器输出端相连，由图8可知当J=1，K=0时，BI/RBO置1，数码管正常工作；当J=1，K=1时，BI/RBO翻转，
11、使数码管时亮时灭闪烁。图9经过以上功效分析、设计和仿真，30s计数器各项功效得到实现，在清零/复位和暂停/继续控制电路中，当J1闭合，暂停计数时，发光二极管点亮，J1断开，继续计数时，发光二极管灭；当J4闭合，数码管清零，发光二极管点亮，当J4断开后，发光二极管灭。三、 功效说明总结实现从29到0030秒倒计时计数功效，时间间隔为1s，含有开启，清零/复位和暂停/继续计数功效；同时当清零和暂停时，清零/复位或暂停/继续计数功效电路中发光二极管点亮，作为功效标识；暂停时，数码管显示闪烁提醒，倒计时到00时计数保持00，而且闪烁报警，提醒计数结束。J1为单刀单掷开关，是暂停/继续计数功效控制开关，
12、闭合J1,开关，计数暂停，断开J1开关，计数继续；J3为自动复位开关，时计数开启开关，当清零/复位开关断开复位后，按下J3开启计数；J4为单刀单掷开关，是清零/复位功效控制开关，闭合J3开关，数码管清零保持，再断开J3开关，复位29，等候开启开关J3开启。四、 课程设计小结课程设计过程中对学到多种芯片功效，作用有了愈加深入学习，尤其是经过Multisim设计和仿真，Multisim之前没有接触过，这几天学习了其基础功效和仿真试验。在设计30秒倒计时计数器时，用到了74LS191N加/减计数器，共阴极数码管，74LS48N译码器，555定时器组成多谐振荡器电路，JK触发器和D触发器等元器件，对这些元器件特征，功效有了深入深入了解。经过555定时器组成多谐振荡电路仿真对其电路结构有了更深刻印象，掌握了经过改变RC值对振荡周期进行调整。当然在设计各各功效过程中也碰到了很多问题，如最初使用74LS191N加/减计数器时候对其反馈和异步置数功效不是很清楚，在查阅书本和实践数次基础上最终处理异步置数问题，又如在设计反馈控制电途经程中，时选择JK触发器还是D触发器，最初
