数字逻辑课程设计(定时器)

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1、内容摘要：定时器的设计：设计一个0~60分钟之内的定时器，定时开始的时候红指示灯亮，结束的时候绿指示亮,可以随意以分钟为单位，在六十分钟的范围内设定定时时间，随着定时的开始，显示器开始显示时间，即依次显示岀0,1,2,3,4-.直到定时结束，当定时结束的时候进行手动清零。首先设计一个秒脉冲发生器，一个计数电路，一个比较电路，然后对电路进行输出。当开始定时之前手动对要定时的时间进行预置数，然后运用秒脉冲发生器输入脉冲,用计数器对脉冲的个数进行计数，把编码器的数据与脉冲的个数通过数值比较器进行比较，最后按照要求进行红绿等输岀表示定时的状态是正在进行定时，或者是已经定时结束，在定时的过程中

2、显示定时的时间。二.方案的论证与选择：方案1例如设计一个六十分钟的定时器，就需要六十进制的分钟计数器。设计秒脉冲发生器，当计数器完成六十分钟的记数时，就手动清零。需要设定其他的时间时，只需将计数器的进制改变一下就行。这个方案只适用于特定的定时器，设定的时间不变。如果本课设用此方案，就需要设计从1——60进制的计数器，工程量太大。方案2,设计一个定时器，可以在0〜60分之间一分钟为单位任意可调，定时开始的时候红灯亮，定时结束的时候绿灯亮，定时结束之后手动清零，满足设计的要求，故本次课程设计中采用的是这种设计方案。三.总设计思想框图：编码电路脉冲发生计数电路Ilf总体的完整电路图：就是将

3、各个单元电路用导线连接起来，然后进行仿真处理，开始进行定时的时候红指示灯亮。图中所示的是定时为16分钟的定时仿真结果，完整的电路图。X3X2.5VU16A萇74S05D25V二.单元电路的设计与参数的计算1•秒脉冲发生器的选择：(1)采用石英晶体的多谐振荡器，在RC环形振荡器电路中，接入RC可以获得较小的频率，而且通过RC的调节可以调节频率，用于对频率稳定性要求比较高的电路，但是它抗干扰的能力比较差，小的干扰就会使周期发生很大的变化，而且电路比较复杂，不太容易掌握，所以本实验不采取运用石英晶体的多谐振荡器来产生秒脉冲，下面是石英晶体产生的电路图，电路图的组成比较复杂。图3（2）利用脉

4、冲整形的方法，根据大二上时学的模电的知识，设计一个正弦信号发生电路，然后再利用整形电路对于输出的正弦波进行整形，得到矩形波信号，可以利用施密特触发器对其进行整形，但是信号在传输的过程中容易发生畸变，施密特触发器就可以把在传输过程中发生畸变的信号进行整形，但是一般都是用于幅度的鉴别比较好，在这里我们就不选用这样的整形电路。（3）运用555定时器构成多谐振荡器来构成秒脉冲的发生电路。555定时器是一种用途广泛的数字-模拟混合中规模集成电路，它只要通过接少量的元件就可以构成多种触发器和多谐振荡器，而且市面上的555器件比较多，价格比较便宜。因为直接用555振荡器外接几个元件直接产生的lll

5、z的频率发生器产生的频率产生的矩形波的高电平不能激发下一个元件的正常工作，所以先产生1kHz频率的矩形波，然后运用分频电路对长生的信号进行分频，得到频率为1Hz的矩形波，也就是秒脉冲信号。①定性分析设uc=O,则uO=1,T截至电容充电，必按指数规律上升，当uc=2Z/cc/3时，M=T导通电容放电，比按指数规律下降，当必=6bc/3时，M)=l,T截至电容再次充电，但充电的初始值与前次不同②波形分析o图5①计算振荡周期T=+T2=（Ri+2R2）Cln2-O.7（R]+2R2）C频率f=l/T根据上面的分析且振荡器需要发出的频率为1kHz信号的发生器，先取电容为0.OluF,根据

6、上面的计算公式得到R1二74千欧，R2二35千欧。利用分频电路对产生的lKIIz的信号进行分频。最后由U4的11端输出1Hz的频率。U474LS90N2.60进制计数器电路的选择（1）采用异步加计数器，74LS193是双时钟四位二进制可逆计数器，它的清零方式是异步清零，高电平有效，其预置数是异步的，在异步计数器中，由于计数器的内部各个触发器的时钟输入是异步的，因此触发器的各个状态转换时间是固定的，在恶劣的情况下其传播延迟的时间很多，所以本次课设没有采取异步计数器。（2）采用同步加计数器，74161是四位二进制加计数器，它具有异步清零，同步预置数等功能。在这次的课程设计中要实现的是60

7、进制计数器，所以采用两片74161来完成加计数功能，而实现60进制计数功能又有多种选择，①乘数法，将60分解成6*10,用两片74161分别组成六进制和十进制计数器，然后在级联成60进制的计数器。②反馈置数法，将两片74161级联成16*16二256进制计数器，然后运用反馈置数法构成60进制的计数器。本次采用的是方法①乘数法，它的电路图如下。3.编码电路的选择：在数字电路中用二进制代码表示有关信号的过程称之为二进制编码，即建立输入信息与输出二进制代码之间的