倒计时计时器
⼀.设计任务和要求
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。⽤三个可预置数的减计数器组成三个⼆-⼗进制减计数器。⽤三个译码器和三个LED数码显⽰器，COMSS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)⽤三个可预置数的减计数器组成三个⼆-⼗进制减计数器。(2)⽤三个译码器和三个LED数码显⽰器，COMSS电路组成秒/分选择器。
⼆.设计的作⽤与⽬的
(1) 实现定时开或者定时关，最长定时时间为999分钟。(2）⽤做倒计时记数，最长记时时间为999秒。1
三.倒计时计时器的设计1.倒计时计时器系统概述
⽤时钟脉冲发⽣器来产⽣频率为1Hz的脉冲，即输出周期为1秒的⽅波脉冲，将该⽅波脉冲信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输⼊的8421BCD码经
过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，显⽰⼗进制数，或者将该⽅波脉冲信号送到减法计数器CD40110
的CP减计数脉冲端,通过计数器把8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，显⽰⼗进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、译码显⽰电路的显⽰。在74LS192输⼊端设置4个开关，通过开关的⾼低电平状态从⽽实现999秒内任意时间的倒计时。在电路中加⼊停⽌器使其倒计时到000时停⽌计时并且蜂鸣器响。系统设计框图如图12
图1系统设计框图
2. 555定时器制成多谐振荡器
多谐振荡器是⼀种⾃激振荡器，接通电源后不需外加触发便能产⽣矩形脉冲。我们⽤555定时器构成多谐振荡器的原理很简单,只要将施密特触发器的反相输出端经RC积分电路接回输⼊端即可。当接通电源以后,因为电容上的初始电压为0,所以输出为⾼电平,并开始经电阻R向电容C充电,当充到输⼊电压为
Vi=Vt+时,输出电压跳变为低电平,电容C⼜经过电阻R开始放电。当放⾄Vi=Vt-时,输出电位⼜跳变为⾼电平,电容C重新开始充电,如此周⽽复始,电路便不停的振荡。振荡周期为T=T1+T2=(R1+2R2)CLn2。34
3.计数器电路的原理与分析
计数器是⼀个⽤以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以⽤来对脉冲进⾏计数，还常⽤做数字系统的定时、分频和执⾏数字运算以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计中选⽤74LS192来实现要求的减法计数功能。74LS192是双时钟⽅式的⼗进制可逆计数器。
74LS192其引脚排列及逻辑符号如图
2
图2 74LS192 管脚图UP为加计数时钟输⼊端
CPU为进位输出：1001状态后负脉冲输出，CPD为借位输出：0000状态后负脉冲输出。D0~D3为数据输⼊端Q0~Q3为数据输出端74LS192 的功能表如图3：56
图3 74LS192 的功能表
⽤三个74LS192构成的减计数器如图4
74LS192是可预置的⼗进制同步加/减计数器，计数器初始状态与减法还是加法⽆关。
计数器有清零引脚MR ，清零后，不论出于加减状态，计数器输出均为0。计数器还具有加载功能，加载后，计数器不论原先是什么值，输出为加载值。 不进⾏清零和加载操作，计数器⼀直循环计数，⽆所谓从哪⾥开始。
减法计数时，0变9时，借位输出有效，从这个⾓度讲，可以认为从9开始，就如加计数是9变0时进位，可以认为从
开始在LD为⾼电平时输出端则输出为你设置的那个数。
图4 减计数器
74LS192输⼊端4个开关，可以实现999秒内任意时间的倒计时。通过开关的⾼低电平状态，给74LS192 置数。
J1、J2、J3、J4负责U7的置数接⾼电平有效低电平⽆效，实现百位数字0-9的调节；J5、J6、J7、J8负责U8的置数接⾼电平有效低电平⽆效，实现⼗位数字0-9的调节；
J9、J10、J11、J12负责U9的置数接⾼电平有效低电平⽆效，实现个位数字0-9的调节；78
J13控制U7、U8、U9的置数端来控制置数是否有效； J14暂停器；J15压控开关，⾼电位时导通。4.译码器和显⽰管的原理与分析
A:74LS47芯⽚是⼀种常⽤的七段数码管译码器驱动器，常⽤在各种数字电路和单⽚机系统的显⽰系统中。74LS47其引脚排列如图5图5 74LS47 管脚图74LS192 的功能表如图
6
图6 74LS192 的功能表B:显⽰管（阴极射线管）：是将电信号转变为可见图像的电⼦束管。它通常是指⽤于显⽰图形、字符的电⼦束管。910
译码器和显⽰管如图7图7译码器和显⽰管5.停⽌器的原理与分析
通过使⽤与⾮门、⾮门、压控开关、和蜂鸣器实现倒计时计时器到000时停⽌计时，⽽不是进⼊下⼀个计时周期。 与⾮门（英语：NAND gate ）：是数字电路的⼀种基本逻辑电路。若当输⼊均为⾼电平（1），则输出为低电平（0
）；
若输⼊中⾄少有⼀个为低电平（0），则输出为⾼电平（1）。与⾮门可以看作是与门和⾮门的叠加。
⾮门（英⽂：NOT gate）：⼜称⾮电路、反相器、倒相器、逻辑否定电路，简称⾮门，，是逻辑电路的基本单元。⾮门有⼀个输⼊和⼀个输出端。当其输⼊端为⾼电平（逻辑1）时输出
端为低电平（逻辑0），当其输⼊端为低电平时输出端为⾼电平。也就是说，输⼊端和输出端的电平状态总是反相的。⾮门的逻
辑功能相当于逻辑代数中的⾮,电路功能相当于反相,这种运算亦称⾮运算。停⽌器图如图8
图8 停⽌器图11
四.仿真与结果分析1.MULTISIM软件简介：
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。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。⼯程师们可以使⽤Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进⾏仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样⼯程师⽆需懂得深⼊的SPICE技术就可以很快地进⾏捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电⼦学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计⼯程师和电⼦学教育⼯作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样⼀个完整的综合设计流程。2.倒计时计时器仿真12
倒计时计时器仿真图如图10图11
图10 倒计时计时器仿真图⽚13
图11 倒计时计时器仿真图⽚
上图为倒计时计时器仿真时由011倒计时到000时电路的状态此时蜂鸣器响。14
五.⼼得体会
经过两个星期的实习，过程曲折可谓⼀语难尽。在此期间我们也失落过，也曾⼀度热情⾼涨。从开始时满富盛激情到最后汗⽔背后的复杂⼼情，点点滴滴⽆不令我回味⽆长。⽣活就
是这样，汗⽔预⽰着结果也见证着收获。劳动是⼈类⽣存⽣活
永恒不变的话题。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是⼼⾥想⽼着这样的接法可以⾏得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上⾯的时间⽤去很多。
我做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运⽤各个元件的功能，⽽且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使⽤有了更多的认识。平时看课本时，有时问题⽼是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃⽽解了。⽽且还可以记住很多东西。⽐如⼀些芯⽚的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动⼿实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动⼒和最终⽬的，实践是检验真理的唯⼀标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作⽤是⾮常⼤的。
通过实习，我才真正领略到“艰苦奋⽃”这⼀词的真正含义，我才意识到⽼⼀辈电⼦设计为我们的社会付出。我想说，
设计确实有些⾟苦，但苦中也有乐，在如今单⼀的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，⽽且设计也是⼀个团队的任务，⼀起的⼯作可以让我们有说有笑，相互帮助，配15
合默契，多少⼈间欢乐在这⾥洒下，⼤学⾥⼀年的相处还赶不上这⼗来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到⾃⼰所做的成果时，⼼中也不免产⽣兴奋；正所谓“三百六⼗⾏，⾏⾏出状元”。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从⽽提⾼⾃⼰的实际动⼿能⼒和独⽴思考的能⼒。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独⽴思考、动⼿操作的能⼒，在各种其它能⼒上也都有了提⾼。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的⽅法。⽽这是⽇后最实⽤的，真的是受益匪浅。要⾯对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很⼤的帮助。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从⽽提⾼⾃⼰的实际动⼿能⼒和独⽴思考的能⼒。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。16六.附录
1.元器件明细表：
172.原理图
18
七.参考⽂献
1.朱⼩龙、梁秀荣主编，电⼯电⼦实验与课程设计指导，徐州：中国矿业⼤学出版社，2014
2.顾斌、赵明忠.数字电路EDA设计.西安：西安电⼦科技⼤学出版社，2004
3.彭华林等编. 数字电⼦技术. 长沙：湖南⼤学出版社，20044.⾦唯⾹等编. 电⼦测试技术. 长沙：湖南⼤学出版社，20045.侯建军.数字电路实验⼀体化教程. 北京：清华⼤学出版社2005
6. 阎⽯. 数字电⼦技术基础. 北京：⾼等教育出版社，20017.郭海⽂.电⼯电⼦实验技术.徐州：中国矿业⼤学出版社.201519
