定时电路的设计
——数字逻辑课程设计
学院：计算机学院 专业班级：计科13 时间：2015年1月4日
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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、拟定设计方案 ………………………………………………………………………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能 ……………………………………4 2.4设计实现减法计数功能 ………………………………………………………5 2.5设计实现二位数减法计数功能 ………………………………………………5 2.6设计实现反馈电路实现30秒计数功能 ………………………………………5 2.7设计实现控制电路实现启动、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 2.7.3启动电路 ……………………………………………………………………7 2.8设计实现闪烁报警电路 ………………………………………………………8 三、功能说明总结 ……………………………………………………………………9 四、课程设计小结 ……………………………………………………………………9
参考文献 …………………………………………………………………………………10 附录：
一、电路原理图 ………………………………………………………………………11 二、元器件明细表 ……………………………………………………………………11
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设计要求：
设计30秒倒计时计数器。
30秒倒计时器的设计功能要求包括：
1. 具有30S减计时功能，计时时间到后发出声光报警信号（点亮LED，喇叭鸣叫）； 2. 计时时间精确（用石英振荡器产生秒信号）； 3. 用数码管显示剩余时间；
4. 具有复位、启动、暂停、继续等操作按钮；
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：
秒定时振荡 发生器 减法计数器 数码管译码器 七段数码管显示 控制电路 闪烁报警电路 倒计时计数器原理组成框图 图1
1.2工作原理
当电路工作时，由555定时器组成多谐振荡器，选取适当的电容使振荡周期为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；控制电路通过控制减法计数器的控制端实现对电路保留、启动、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和译码器BI/RBO端的控制实现闪烁报警功能。
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二、拟定设计方案
2.1用Multisim进行仿真设计
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。Multisim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Multisim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。
2.2设计实现数码管显示
选取共阴极七段红色数码管作为显示器，译码器选择74LS48N，将译码器的LT、RBI端直接接高电平，BI/RBO也接高电平，将七段数码管的七个引脚分别接100Ω电阻后于译码器输出端相连，在译码器输入端输入电平实现了数码管显示功能。
2.3设计555定时振荡实现秒振荡发生功能
如图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为仿真实验用数据，C2选择10nF，电阻均为5.1kΩ，由周期计算公式：
T≈0.7（R1+2R2）C1 ≈ 1s
图2 2.4设计实现减法计数功能
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选用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输出端与74LS48N译码器的输入端相接，脉冲接555定时振荡电路产生的谐振脉冲，实现减法计数功能。
2.5设计实现二位数减法计数功能
级联两片均设置为减法计数器的74LS191N，将低位减计数器的进位端RCO接高位减计数器的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能。
2.6设计实现反馈电路实现30秒计数功能
如图3，采用74LS191N异步置数，高位反馈输出OA、OB通过两个2输入与非门两次与非反馈给D触发器RESET端，为实现控制功能准备，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3
2.7设计实现控制电路实现启动、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、低位74LS191N的反馈信号分别通过两个2输入与非门两次与非输入D触发器的RESET端，同时D端与清零/复位控制电路相连，D触发器输出Q再反馈会LOAD端（即
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