电子课程设计
——8分钟演讲报时器
学院电子信息工程学院
专业班级动化X级
姓名
学号
指导老师
2014年X月
目录
．设计务求·······································2
二．总体框图·············································2
21设计思想········································2
22设计方案········································2
三．选择器件·············································2
31实验需器件····································3
32器件说明········································3
四．功模块·············································10
41555构成谐振荡器······························10
42555定时器接成单稳态触发器······················11
43指示灯显示秒数··································14
44计数器构成8分钟倒计时电路······················15
45显示电路········································16
46蜂鸣器报警电路·································16
47控制电路········································17
五．总体设计电路图······································18
51总体电路原理图·································18
52硬件实验图·····································19
六．心体会·············································19
演讲动报时装置
设计务求
1 设计演讲报时器
2设计务求：
求演讲时间8分钟1分钟扬声器提醒演讲者
8分钟时次响通知演讲者时间已应停止演讲
指示灯显示秒数（10秒单位）数码显示分钟数
二 总体框图
设计六模块组成：555谐振荡器555单稳态触发器计数器显示部分报警部分控制部分
振荡器功实现周期1秒脉信号振荡器555定时器组成谐振荡器
计数器功预置数减法计数器组成实现8分钟递减0计数器74LS192计数器构成
显示部分数码显示6指示灯组成数码显示8分钟开始倒计时6指示灯10秒单位次循环点亮
报警部分两蜂鸣器两单稳态触发器构成
控制部分电路实现功重置启动
显示部分
方案框图：
倒计数部分
D触发器
10秒脉发生器
报警部分
控制部分
图1 总体方案框图
三 选择器材
表 实验需器材
器材名称
数量
555定时器
3
74LS192
1
74LS20
1
74LS04
2
74LS08
1
74LS10
1
电阻电容二极
3
蜂鸣器
2
指示灯
6
数码显示
1
1555定时器
振荡器采555定时器组成图示555定时器引脚图部逻辑图
图2 555集成定时器部逻辑图
图3 555定时器引脚图部逻辑图
555定时器工作原理：
555定时器两较器A1A2RS触发器RS高电效三极VT1清零起作起缓作三极VT2放电外电路元件提供放电通路较器输入端三5KW电阻组成分压器获23Vcc13Vcc两电压值般称阈值555定时器1脚接GND2脚低触发端TL3脚输出端OUT4脚清端Rd5脚电压控制端Vco6脚高触发端TH7脚放电端DIS8脚电源端Vcc555定时器输出端电流达200mA直接驱动电流数值相负载发光二极
TH高触发端接入6脚加入电13Vcc时TL低触发端电23Vcc时较器A1输出高电较器A2输出低电触发器置1放电三极截止
TH高触发端加入电23VccTL低触发端电23Vcc时较器A1输出低电较器A2输出低电触发器状态变维持前行电路状态输出低电放电饱7脚低电
TH高触发端6脚加入电23VccTL低触发端电23Vcc时较器A1输出低电较器A2输出高电触发器置0输出高电放电三极导通
274LS192
74LS192时双时钟方式十进值逆计数器面介绍引脚图功表
CPU加计数时钟输入端CPD减计数时钟输入端
LOAD预置输入控制端异步预置
CLR复位输入端高电效异步清
CO进位输出1001状态负脉输出
BO位输出0000状态负脉输出
图4 74LS192引脚图部逻辑图
根74LS192引脚图实现硬件连接图中P0P1P2P3分D0D1D2D3通LD0四引脚接高电低电实现置数Q0Q1Q2Q3位74LS192输出端直接接七段数码显示译码器PLLD引脚接0时置数作加计数减计数时必须接1MRCR 引脚接高电时实现清0TCU位CO进位输入1001状态负脉输出进位输出端TCDBO位输出端0000状态负脉输出74LS192功表知1CR0CPD1时果时钟脉加CPU端计数器预置数基础进行加法计数计数1001时CO端输出进位降跳变脉1CR0CPU1时果时钟脉加CPD端计数器预置数基础进行减法计数计0时BO端输出位降跳变脉
表2 74LS192功表
CPU
CPD
CR
操作
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
×
×
×
1
清0
374LS04
观察三极组成开关电路发现输入高电时输出等低电输入低电时输出等高电输入输出间反关系非门反器
图5 74LS04引脚图
表3 74LS04功表
输入
输出
L
H
H
L
474LS20
两四输入非门
图6 74LS20引脚图
表3 7LS420功表
574LS10
三输入非门
图7 74LS10引脚图逻辑符号
674LS08
二输入门
图8 74LS08引脚图
表4 74LS08功表
A
B
Y
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
H
774LS74
TTL电路中较典型D触发器电路74LS7474LS74边触发器数字电路器件器件包含两相相互独立边触发D触发器电路
图9 74LS74引脚图
表5 74LS74功表
8蜂鸣器
压电式蜂鸣器（谢振荡器压电蜂鸣片阻抗匹配器鸣箱外壳等）组成压电式蜂鸣器外壳装发光二极谐振荡器晶体集成电路组成接通电源谐振荡器起振输出音频信号阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声压电蜂鸣片锆钛酸铅铌镁酸铅压电陶瓷材料制成陶瓷片两面镀银电极极化老化处理黄铜片锈钢片粘起
图10 蜂鸣器实物图
四功模块
1555构成谢振荡器（10秒脉发生器）
555定时器构成谢振荡器工作波形图接通电源电容C1充电Vc1升Vc1升23Vcc时放电导通时Vo低电电容C1通R2放电Vc1降Vc1降13Vcc时Vo翻转高电电容器C1放电取时间T2R2C1㏑2C1放电结束时T截止Vcc通R1电容器C1充电Vc113Vcc升23Vcc需时间T1R1C1㏑2Vc1升23Vcc时触发器发生翻转循环输出端周期性方波周期TT1+T2(R1+R2)C1㏑2
图11 555谐振荡器
图12 10秒脉发声器仿真电路
图13 10秒脉发生器仿真电路波形
2555定时器接成单稳态触发器
555构成单稳态触发器工作波形
图14 555单稳态触发器工作波形
单稳态接通瞬间电路稳定程电源通电阻R电容C充电Vc升23Vcc时Vo低电放电导通电容C放电电路进入稳定状态触发器输入端施加触发信号电容进入暂稳态Vo输出高电放电截止电容C充电Vc23Vcc时电路发生翻转Vo低电T导通电容C放电电路恢复稳定状态果忽略放电饱压降Vc零电升23Vcc时间输出电压Vo脉宽twtwRC㏑311RC设计中555单稳态电路输入脉信号降触发电路求暂稳态脉宽1秒60秒计算知：
图15 单稳态触发器仿真电路（暂态时间1秒）
图16 单稳态触发器仿真电路波形图（暂态时间1秒）
图17 单稳态触发器仿真电路（暂态时间60秒）
图18 单稳态触发器仿真电路波形图（暂态时间60秒）
3指示灯显示秒数（10秒单位）
采6D触发器构成6指示灯控制电路中触发器输出端Q接1指示灯显示状态接通电源拨动开关利D触发器置数端清零端6触发器预置成100000状态隔10秒输入CP脉右移位6指示灯分接6触发器Q输出端样隔10秒指示灯会亮触发脉点亮指示灯
图19 6D触发器状态循环示意图
图20 6D触发器仿真电路图（100000状态）
4计数器构成8分钟倒计时电路
6D触发器部分循环周期60秒60秒Q1高电1变低电0时候非门74LS192DOWN计数端计数脉计数器设计容量8分钟（计数前通拨动开关计数器置入数字8）
图21 8分钟计数器仿真电路（初始状态）
5显示电路
计数器输出接入数码显示时计数器输出接入非门非门计数器1分钟0时提供降触发单稳态触发器
图22 显示电路
6蜂鸣报警电路
图23 剩1分钟时报警电路 图24 8分钟时间时报警电路
计数器倒计时刚达174LS192输出非门非门1变0触发第单稳态触发器蜂鸣器发出1秒音频报警信号
计数器倒计时已074LS192输出非门非门1变0第二单稳态触发器输出持续时间1分钟高电驱动蜂鸣器发出1分钟音频报警信号
7控制电路
首先开关接电路置数达初始状态8分钟然开关接端进入8分钟倒计时状态时555谐振荡器开始工作时指示灯隔10秒循环点亮计数器开始计时计数器倒计时已074LS192BO端输出低电低电信号555谐振荡器产生10秒脉信号相接6D触发器脉输入端整电路脉计数0消失计数器循环计数
图25 单刀双掷开关门控制电路
五总体设计电路图
图26 总体设计电路图
总电路工作程：首先开关接电路置数达初始状态 然开关接端进入8分钟倒计时状态指示灯隔10秒循环点亮时间剩1分钟时蜂鸣器发出1秒报警信号提醒演讲者8分钟时间时蜂鸣器发出长达1分钟报警信号提醒演讲者时间应停止演讲
硬件部分说明：实验室做硬件实验时时间原没电路完全做出挑选D触发器分频实验做
图27 硬件实验图（D触发器分频实验）
六心体会
次演讲报时器设计程中更加熟悉芯片结构掌握芯片工作原理具体方法求熟悉逻辑电路芯片引脚功电路出错时准确找出错误时修正
连接硬件实验时发现时仿真电路连接完全样会遇种样问题芯片问题者导线问题等等实验开始前定检查导线否完开始实验实验程中果反复检查电路没问题没达预想结果时时妨换芯片试试芯片坏导致实验成功做硬件实验时定认真
次课程设计受益匪浅通亲选芯片设计功应解颇深巩固课堂学理知识掌握集成电路芯片解数字系统设计基思想方法学会科学分析实际问题切实际说话结果达预期值时理成立查资料请教老师学程中明白该想样做然参考网资料明白理解前提做出次课题
次课程设计培养独立解决问题力遇困难时勇面积极想办法解决次设计中培养认真严谨科学作风明白科学许丝错误
家帮助努力完成次课程设计然程曲折完成务次课程设计收获颇
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电子课程设计
——8分钟演讲报时器
学院电子信息工程学院
专业班级动化X级
姓名
学号
指导老师
2014年X月
目录
．设计务求·······································2
二．总体框图·············································2
21设计思想········································2
22设计方案········································2
三．选择器件·············································2
31实验需器件····································3
32器件说明········································3
四．功模块·············································10
41555构成谐振荡器······························10
42555定时器接成单稳态触发器······················11
43指示灯显示秒数··································14
44计数器构成8分钟倒计时电路······················15
45显示电路········································16
46蜂鸣器报警电路·································16
47控制电路········································17
五．总体设计电路图······································18
51总体电路原理图·································18
52硬件实验图·····································19
六．心体会·············································19
演讲动报时装置
设计务求
1 设计演讲报时器
2设计务求：
求演讲时间8分钟1分钟扬声器提醒演讲者
8分钟时次响通知演讲者时间已应停止演讲
指示灯显示秒数（10秒单位）数码显示分钟数
二 总体框图
设计六模块组成：555谐振荡器555单稳态触发器计数器显示部分报警部分控制部分
振荡器功实现周期1秒脉信号振荡器555定时器组成谐振荡器
计数器功预置数减法计数器组成实现8分钟递减0计数器74LS192计数器构成
显示部分数码显示6指示灯组成数码显示8分钟开始倒计时6指示灯10秒单位次循环点亮
报警部分两蜂鸣器两单稳态触发器构成
控制部分电路实现功重置启动
显示部分
方案框图：
倒计数部分
D触发器
10秒脉发生器
报警部分
控制部分
图1 总体方案框图
三 选择器材
表 实验需器材
器材名称
数量
555定时器
3
74LS192
1
74LS20
1
74LS04
2
74LS08
1
74LS10
1
电阻电容二极
3
蜂鸣器
2
指示灯
6
数码显示
1
1555定时器
振荡器采555定时器组成图示555定时器引脚图部逻辑图
图2 555集成定时器部逻辑图
图3 555定时器引脚图部逻辑图
555定时器工作原理：
555定时器两较器A1A2RS触发器RS高电效三极VT1清零起作起缓作三极VT2放电外电路元件提供放电通路较器输入端三5KW电阻组成分压器获23Vcc13Vcc两电压值般称阈值555定时器1脚接GND2脚低触发端TL3脚输出端OUT4脚清端Rd5脚电压控制端Vco6脚高触发端TH7脚放电端DIS8脚电源端Vcc555定时器输出端电流达200mA直接驱动电流数值相负载发光二极
TH高触发端接入6脚加入电13Vcc时TL低触发端电23Vcc时较器A1输出高电较器A2输出低电触发器置1放电三极截止
TH高触发端加入电23VccTL低触发端电23Vcc时较器A1输出低电较器A2输出低电触发器状态变维持前行电路状态输出低电放电饱7脚低电
TH高触发端6脚加入电23VccTL低触发端电23Vcc时较器A1输出低电较器A2输出高电触发器置0输出高电放电三极导通
274LS192
74LS192时双时钟方式十进值逆计数器面介绍引脚图功表
CPU加计数时钟输入端CPD减计数时钟输入端
LOAD预置输入控制端异步预置
CLR复位输入端高电效异步清
CO进位输出1001状态负脉输出
BO位输出0000状态负脉输出
图4 74LS192引脚图部逻辑图
根74LS192引脚图实现硬件连接图中P0P1P2P3分D0D1D2D3通LD0四引脚接高电低电实现置数Q0Q1Q2Q3位74LS192输出端直接接七段数码显示译码器PLLD引脚接0时置数作加计数减计数时必须接1MRCR 引脚接高电时实现清0TCU位CO进位输入1001状态负脉输出进位输出端TCDBO位输出端0000状态负脉输出74LS192功表知1CR0CPD1时果时钟脉加CPU端计数器预置数基础进行加法计数计数1001时CO端输出进位降跳变脉1CR0CPU1时果时钟脉加CPD端计数器预置数基础进行减法计数计0时BO端输出位降跳变脉
表2 74LS192功表
CPU
CPD
CR
操作
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
×
×
×
1
清0
374LS04
观察三极组成开关电路发现输入高电时输出等低电输入低电时输出等高电输入输出间反关系非门反器
图5 74LS04引脚图
表3 74LS04功表
输入
输出
L
H
H
L
474LS20
两四输入非门
图6 74LS20引脚图
表3 7LS420功表
574LS10
三输入非门
图7 74LS10引脚图逻辑符号
674LS08
二输入门
图8 74LS08引脚图
表4 74LS08功表
A
B
Y
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
H
774LS74
TTL电路中较典型D触发器电路74LS7474LS74边触发器数字电路器件器件包含两相相互独立边触发D触发器电路
图9 74LS74引脚图
表5 74LS74功表
8蜂鸣器
压电式蜂鸣器（谢振荡器压电蜂鸣片阻抗匹配器鸣箱外壳等）组成压电式蜂鸣器外壳装发光二极谐振荡器晶体集成电路组成接通电源谐振荡器起振输出音频信号阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声压电蜂鸣片锆钛酸铅铌镁酸铅压电陶瓷材料制成陶瓷片两面镀银电极极化老化处理黄铜片锈钢片粘起
图10 蜂鸣器实物图
四功模块
1555构成谢振荡器（10秒脉发生器）
555定时器构成谢振荡器工作波形图接通电源电容C1充电Vc1升Vc1升23Vcc时放电导通时Vo低电电容C1通R2放电Vc1降Vc1降13Vcc时Vo翻转高电电容器C1放电取时间T2R2C1㏑2C1放电结束时T截止Vcc通R1电容器C1充电Vc113Vcc升23Vcc需时间T1R1C1㏑2Vc1升23Vcc时触发器发生翻转循环输出端周期性方波周期TT1+T2(R1+R2)C1㏑2
图11 555谐振荡器
图12 10秒脉发声器仿真电路
图13 10秒脉发生器仿真电路波形
2555定时器接成单稳态触发器
555构成单稳态触发器工作波形
图14 555单稳态触发器工作波形
单稳态接通瞬间电路稳定程电源通电阻R电容C充电Vc升23Vcc时Vo低电放电导通电容C放电电路进入稳定状态触发器输入端施加触发信号电容进入暂稳态Vo输出高电放电截止电容C充电Vc23Vcc时电路发生翻转Vo低电T导通电容C放电电路恢复稳定状态果忽略放电饱压降Vc零电升23Vcc时间输出电压Vo脉宽twtwRC㏑311RC设计中555单稳态电路输入脉信号降触发电路求暂稳态脉宽1秒60秒计算知：
图15 单稳态触发器仿真电路（暂态时间1秒）
图16 单稳态触发器仿真电路波形图（暂态时间1秒）
图17 单稳态触发器仿真电路（暂态时间60秒）
图18 单稳态触发器仿真电路波形图（暂态时间60秒）
3指示灯显示秒数（10秒单位）
采6D触发器构成6指示灯控制电路中触发器输出端Q接1指示灯显示状态接通电源拨动开关利D触发器置数端清零端6触发器预置成100000状态隔10秒输入CP脉右移位6指示灯分接6触发器Q输出端样隔10秒指示灯会亮触发脉点亮指示灯
图19 6D触发器状态循环示意图
图20 6D触发器仿真电路图（100000状态）
4计数器构成8分钟倒计时电路
6D触发器部分循环周期60秒60秒Q1高电1变低电0时候非门74LS192DOWN计数端计数脉计数器设计容量8分钟（计数前通拨动开关计数器置入数字8）
图21 8分钟计数器仿真电路（初始状态）
5显示电路
计数器输出接入数码显示时计数器输出接入非门非门计数器1分钟0时提供降触发单稳态触发器
图22 显示电路
6蜂鸣报警电路
图23 剩1分钟时报警电路 图24 8分钟时间时报警电路
计数器倒计时刚达174LS192输出非门非门1变0触发第单稳态触发器蜂鸣器发出1秒音频报警信号
计数器倒计时已074LS192输出非门非门1变0第二单稳态触发器输出持续时间1分钟高电驱动蜂鸣器发出1分钟音频报警信号
7控制电路
首先开关接电路置数达初始状态8分钟然开关接端进入8分钟倒计时状态时555谐振荡器开始工作时指示灯隔10秒循环点亮计数器开始计时计数器倒计时已074LS192BO端输出低电低电信号555谐振荡器产生10秒脉信号相接6D触发器脉输入端整电路脉计数0消失计数器循环计数
图25 单刀双掷开关门控制电路
五总体设计电路图
图26 总体设计电路图
总电路工作程：首先开关接电路置数达初始状态 然开关接端进入8分钟倒计时状态指示灯隔10秒循环点亮时间剩1分钟时蜂鸣器发出1秒报警信号提醒演讲者8分钟时间时蜂鸣器发出长达1分钟报警信号提醒演讲者时间应停止演讲
硬件部分说明：实验室做硬件实验时时间原没电路完全做出挑选D触发器分频实验做
图27 硬件实验图（D触发器分频实验）
六心体会
次演讲报时器设计程中更加熟悉芯片结构掌握芯片工作原理具体方法求熟悉逻辑电路芯片引脚功电路出错时准确找出错误时修正
连接硬件实验时发现时仿真电路连接完全样会遇种样问题芯片问题者导线问题等等实验开始前定检查导线否完开始实验实验程中果反复检查电路没问题没达预想结果时时妨换芯片试试芯片坏导致实验成功做硬件实验时定认真
次课程设计受益匪浅通亲选芯片设计功应解颇深巩固课堂学理知识掌握集成电路芯片解数字系统设计基思想方法学会科学分析实际问题切实际说话结果达预期值时理成立查资料请教老师学程中明白该想样做然参考网资料明白理解前提做出次课题
次课程设计培养独立解决问题力遇困难时勇面积极想办法解决次设计中培养认真严谨科学作风明白科学许丝错误
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