电子课程设计总结_电子课程设计总结报告

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河南科技学院机电学院 电子课程设计报告

题目：比赛倒计时设计

专业班级：应用电子技术教育091 姓

名：

王艳杰

学

号： 20110325124

时 间：2013.12.9 ～ 2013.12.27

指导教师：张 伟 邵 锋 杜留锋

完成日期：

2013 年 12 月日

目 录

1.引言………………………………………………………………………………1 2.总体设计方案……………………………………………………………………1 2.1 设计思路………………………………………………………………………1 2.2 总体设计框图…………………………………………………………………2 3.设计原理分析……………………………………………………………………3 3.1 60秒计时器 …………………………………………………………………4 3.2 秒脉冲发生器…………………………………………………………………5 3.3 译码显示电路…………………………………………………………………7 3.4 控制电路………………………………………………………………………8 4.总结与体会………………………………………………………………………9 参考文献……………………………………………………………………………9 附录1………………………………………………………………………………10 附录2………………………………………………………………………………11

比赛倒计时器设计任务书

1．设计目的与要求

设计一个倒计时牌。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：

（1）设计的倒计时牌，能直接显示时间；（2）能同时实现60秒计时，9秒暂停倒计时；

（3）60秒计时结束有声音提示，9秒计时结束有灯光提示。2．设计内容

（1）画出电路原理图；（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真；

（4）搭接所设计的电路完成设计功能。3．编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4．答辩

在规定时间内，完成叙述并回答问题。

比赛倒计时器

摘要：本电路通过555与组成的多谐振荡器产生一定频率的脉冲信号，输出标准的秒脉冲信号，送往倒计时电路，计时电路的秒计时、分计时。输出则送往译码显示电路，显示出当前时间。关键字 ：计数器；555定时器；七段数码管；发光二极管 继电器等

1、引言

电子课程设计是我们学习电子课程系列中的一门设计课程，其目的是锻炼我们综合运用电子技术基础知识以及动手的能力，提高我们使用集成芯片及调试电子系统的能力，同时了解基本逻辑单元电路在实际生活中的应用，为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。在实际生活中经常会用到计时器，如在一些体育比赛中经常使用这类计时器来计算时间，它为我们提供了便利，并具有报警功能，具有提醒作用、安全措施中的定时报警器、游戏中的倒计时、维持秩序的交通信号灯、红绿灯、交通信号控制机、闹钟等等......因此计时器在现代社会中是很重要的。、总体设计方案

通过分析设计目的和要求，该比赛倒计时主要可由报警电路、控制电路、译码显示电路、计数器、秒脉冲发生器五部分组成，其中计数部分为核心电路，在设计电路时考虑到元件的限定，因此，在给出元件的范围的条件下，完成电路的设计。另外，计数器完成60秒倒计时的功能。在60秒计时结束时报警电路会出现声音提示，9秒计时结束时会有灯光提示，这一部分有报警电路实现。而电路的启动、暂停或将继续等功能由控制电路实现，此外控制电路还要实现电路的清零功能，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接置数开关时，要求计数器置数，数码显示器显示60。译码显示电路主要由两个七段数码管显示60至00的循环。

2.1设计思路

比赛计时器的主要功能是实现60秒倒计时，在考虑到限定的元器件的范围内没有74LS192,可由74LS193实现六十进制的加法功能，然后通过一些逻辑门电路（主要有74LS00和74LS20）实现倒计功能。然后将其输出通过译码器CD4511接至数码管，从而显示60至00的时间循环。计时结束时会有灯光提示，由发光二极管和蜂鸣器实现。使用555构成多谐振荡器发出1HZ的脉冲波接入到CD4013芯片的脉冲端,从而开始进行秒60倒计时功能。

2、2总体设计框图

图一：倒计时设计总体框图

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）五部分组成。该设计中用蜂鸣器和发光二极管来代替报警电路，二极管发光或蜂鸣器响即代表报警。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

3、设计原理分析3、1 60秒计数器

60秒倒计时电路主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作，下面进行具体分析。电路开始实现倒计时功能。使用74LS193分别做个位（低位）和十位（高位）的加法计数器计（六十进制），个位可由十进制实现，十位可看成六进制。当在给个位CP1一个脉冲时，CD4013开始计数，个位从0到 9循环，直到下一个CP1秒冲到来后通过两个与非门将“1010”送给十位的CP1脉冲，十位开始计数，实现5进制记数，因此完成了60进制正计数器，然后将60进制的计数器送到下一级74LS00与74LS20,通过逻辑转换实现60进制正记数到60进制倒记数，从而实现倒计的功能。

CD4013芯片其内部是有两个D触发器组成，所以可用两块4013芯片实现十进制

加法的功能，十位可设计为六进制的加法器由设计目的和要求可知需要从始时的“60”倒计到“00”然后停止，所以，还需要在加法计数器的基础上将其该成六十进制的减法计数器。再有后面的CD4511数码管驱动电路送给数码管，从而显示60秒倒计的数字。具体电路如图

（二）所示

VCC5VJ3VCC5X3Key = Space18 2.5 V23VCC5VU10AU1A74LS00D&0CKU11A674LS00D114VCC5437126U33~EL~BI~LTBCD/7SEGDADBDCDDOAOBOCODOEOF***14ABCDEFGU34274LS00DU24AU4R01&R02CTRU14A1674LS00D13U3A74LS00D8U21A74LS00D474LS00DU13A&14DIV2INAQADIV8QB1298111112U6B&368OG5***57R***1INBQCQD74LS00DU23A74LS00D4511BD_5V2X8DIP360 Ω 74LS00D0U1565BUZZER200 Hz Q174LS93DJ4VCCKey = SpaceVCC5VVCC5VU8A&67R32kΩ662N1132AVCCVCC74LS20DVCCJ1XFG2Key = Space15U7023R01&R02CTRU26A&U17A19&74LS00D5V3634U2A224069BCL_5V40U5A74LS20D0VCC5VCKU27A&2393514DIV2INAQADIV8QBU18A&2829VCCU31543712~EL~BI~LTBCD/7SEGDADBDCDDOAOBOCODOEOF***14ABCDEFGU321298114069BCL_5VU5B4069BCL_5VU5C1INBQC2074LS20DU28A&2474LS00DQDJ274LS93DVCCKey = SpaceVCC5V74LS20DU19A&25&U20A6312174LS00DU22A4069BCL_5V&74LS00D26U25A&OG33373839414243R***4511BD_5V302X8DIP360 Ω 74LS00DU29A32&2774LS00D74LS20D

图

（二）60秒倒计时电路

3.2 秒脉冲发生器

555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测，因此可利用利用555构成的多谐震荡电路给CD4013计数器提供一个时序脉冲信号，使其进行加计数。电路如图三所示。

当接通电源后，电容C被充电，当vc上升到2Vcc/3时，使v0为低电平，同时放电端导通，这时，电容器C通过电阻R2和D端放电，电容C放电所需的时间为 ：TPL=0.7R2C.当放电结束时，截止Uc下降到三分之一Vcc时，Vo跳变到高电平，电源

Vcc又通过R1和R2向电容C充电。所需时间TPH=0.7(R1+R2)C.当vc上升到2Vcc/3时,电路又翻转为低电平如此循环，振荡不停电容器C在三分之一Vcc和三分之二Vcc之间充电和放电，于是在电路的输出端就的到一个完整的周期性矩形波。利用振荡频率f=1/TPL+TPH=1，可确定电阻R1、R2和电容C的取值。

LED2105V7Vs510kΩ510kΩRRRSTVCCOUT0R810kΩ9J5RL11nHVDDKey = JVDD5V1311R121kΩR1010kΩ15220uFC65DISTHRTRICONGND5VVs12kΩR122kΩR234220uFC10nFCfRSTDISTHRTRICONGNDR910kΩVCCOUTJ6A12Key = A 10nFCf0555_VIRTUALTimer555_VIRTUALTimer0

图三：秒脉冲发生器 3．2.1 芯片NE555 NE555是时基集成电路，它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不的内部功能原理框图和内部管脚图

同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。下图四是NE555。

图四

3译码显示电路

该部分电路由两个CD4511译码器和共阴极七段数码管LED显示器组成，通过计数器的输出加到译码器的输入，从而实现共阴极七段LED显示器从60递减到00的计数功能。

图四：译码驱动电路3、4 控制电路

控制电路要完成以下功能：

1）开关J6在电路图中起到启动的作用，闭合启动开关J6，计数器完成置数功能，数码管显示60秒字样，计数器开始进行递减计数。

2）开关J2在本设计中起暂停/连续作用，当启动开关闭合后，计数器进行递减计数。若闭合开关J2，则计数暂停，控制电路封锁时钟脉冲信号CP，显示器上保持原来的数不变，当开关J2断开，计数器继续累计计数。

3）当计数到零时，两数码管输出均为零,将十位74LS93的9脚和11脚及个位的74LS93的12脚和17脚通过74ls20与蜂鸣器接在一起。实现60秒计时结束有声音提示的功能。（电路图如图五所示）

0U1565BUZZER200 Hz Q1662N1132AVCCVCC5V

图五

5V7Vs510kΩ510kΩRR8R1010kΩ6220uFC3RSTDISTHRTRICONVCCOUTU8A&67R32kΩ74LS20D

R810kΩ9J5RL101nHVDDKey = JVDDLED254R121kΩ5VGND10nFCf555_VIRTUALTimer0

图六

4）利用5V的继电器和555的延时九秒暂停的功能，正常情况下继电器处于常闭状态，当开关接与电源相接时，后面的555将没有脉冲给计数器，同时发光二极管导通实现九秒暂停，并有灯光提示的要求。（电路图如图六所示）

4、总结与体会

在这次的课程设计中，我最大的收获就是提高了自身的动手能力。在大学中，我们许多的时间都是在学习理论知识，很少参与实践操作，对于电子技术的学习更是这样。这次课程设计给我提供了一个很好的机会，将我们学到的知识用于实践，从元件芯片的了解，电路设计，模拟仿真，安装调试，每一步的进行，都给我带来受益非浅的感悟。同时，我对555芯片、74LS00、74LS20 等芯片加深了认识，也巩固了对它们的使用。对于数字、模拟电路的综合运用则是有了更深一步理解，我想这次课程设计一定会为我以后的电路分析和设计打下坚实的基础。

这次的课程设计是我们小组一起完成的，我们将课本理论知识与实际应用联系起来，运用书本上的知识以及自己查阅的资料，首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际连接操作，检测和校正，再进一步完善电路，最后与同组的同学一起完成了60秒倒计时器。在其中遇到一些不解和疑惑的地方，还有出现的一些未知问题，我们都认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正，对一些疑难问题我们也认真向老师同学请教，在这个过程中，我们分工明确，进度有序，在规定的时间里完成了这个任务。

同时通过这次对计时器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于计时器的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力、组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论与实际的联系，收获很大，并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战能力。

参考文献

1.康华光 电子技术基础 数字部分（第五版）高等教育出版社 2.康华光 电子技术基础 模拟部分（第五版）高等教育出版社 3.王毓银.数字电路逻辑设计（第三版）.高等教育出版社，附录一

图七：实物图

附录二：

VCC5VJ3VCCKey = Space5U423R01&R02CTRVCC5VU10A18U1A74LS00DU14A1674LS00D13U3A74LS00D4&0CKU11A674LS00D114VCC5437126U33~EL~BI~LTBCD/7SEGDADBDCDDOAOBOCODOEOF***14ABCDEFGU34274LS00DU24A74LS00DU13A&8U21A74LS00D14DIV2INAQADIV8QB1298111112U6B&368OG5***57R***1INBQCQD74LS00DU23A74LS00D4511BD_5V2X8DIP360 Ω 74LS00D0U1565BUZZER200 Hz Q174LS93DJ4VCCKey = SpaceVCC5VVCC5VU8A&67R32kΩ662N1132AVCCVCC74LS20DVCCJ1U26A&U17A19&74LS00D5V15Key = SpaceU7R01&R02CTR3634U2A224069BCL_5V40U5A74LS20D0VCC5VCK23U27A&2314DIV2INAQADIV8QBU18A&2829VCCU31543712~EL~BI~LTBCD/7SEGDADBDCDDOAOBOCODOEOF***14ABCDEFGU321298114069BCL_5VU5B4069BCL_5VU5C351INBQC2074LS20DU28A&2474LS00DQDJ274LS93DVCCKey = SpaceVCC5V74LS20DU19A&25&U20A6312174LS00DU22A4069BCL_5V&74LS00D26U25A&OG33373839414243R***4511BD_5V302X8DIP360 Ω 74LS00DU29A32&2774LS00D974LS20DLED2072R121kΩ75735VVs12kΩR1172kΩR279220uFC7010nFCfRSTDISTHRTRICONGND5V7Vs510kΩ510kΩRR77R1010kΩ76220uFC71RSTDISTHRTRICONGNDVCCOUTR810kΩ78J5RL11nHVDDKey = JVDD5VR910kΩVCCOUTJ6A74Key = A 10nFCf555_VIRTUALTimer0555_VIRTUALTimer0

图八：总体电路图