课程设计(论文) 说明书
题 目： 10秒计时器 院 （系）：专 业：学生姓名： 学 号： 指导教师：
2012年9月6日
摘要
本次课程设计主要设计一个十秒计数器，由NE555构成多谐振荡器，产生一个稳定的脉冲信号，将该信号输入至由74LS192制作的计数器，计数器工作，利用门电路，使计数器计数到最大值发光二级管发出报警信号，同时计数器停止计数。手动清零。设计主要包括原理图的设计、仿真的成功和PCB 图的正确设置和接线。做出板子并调试成功。
关键词：NE555；
；74LS00；74LS08；74LS48；开关；电容；电阻；
74LS192
目录
1课设内容……………………………………………………………………………………5 2实验设计……………………………………………………………………………………5 2.1十秒计时器的设计介绍…………………………………………………………………5
2.2计时器的系统框图………………………………………………………………………6
3实验原理及论证 …………………………………………………………………………6
3.1计时器脉冲模块…………………………………………………………………………6 3.2 计时器计数模块…………………………………………………………………………7 3.3 计数器译码和显示模块…………………………………………………………………8 3.4 计数器发光报警模块……………………………………………………………………8
4 计时器的制作与调试…………………………………………………………9
4.1 第一块板…………………………………………………………………………………9 4.2 第二块板…………………………………………………………………………………9 4.3 第三块板…………………………………………………………………………………9
5 心得体会会………………………………………………………………………………10 6 参考文献…………………………………………………………………………………11 7附录…………………………………………………………………………
1 课设内容：
（a ） 设计任务：制作一个10秒计时器 （b ） 设计要求：
1) 有秒计时显示功能；
2) 置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能； 3) 计时器为秒递减或递加计时器，其计时间隔为1s ；
4) 计时器递减到零或最大值时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
2 实验设计
2.1 十秒计时器的设计介绍
10秒计时器是一个简单的秒计数器，由NE555构成多谐振荡器，产生一个稳定的脉冲信号，该信号的周期为1s 。将该信号输入至由74LS192制作的计数器，触发计数器开始工作，计数器计数到9时，利用74LS00的两个与非门，使发光二级管可以发出报警信号，同时利用74LS00或上多谐振荡器，使计数器计数到9时有高电平返回74LS192的脉冲引脚，实现在9时数码管不灭灯并发出报警信号。在计数器与多谐振荡器之间加上开关实现暂停和连续，并在计数器清零端加上开关实现清零功能。
2.2 系统框图
→→
→
↓ ↓
3 实验原理及论证
3.1 计时器脉冲模块
由555定时器和外接元件R1、R2、C 构成多谐振荡器，脚2和脚6直接相连。，仅存两个没有稳态，仅存两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C 充电以及C 通过R2向放电端Ct 放电，使电路产生震荡。电容C 在1/3Vcc到2/3Vcc之间充电放电。
信号参数计算公式:
T=t1+t2 ； t1=0.7(R1+R2)C ； t2 =0.7R2C ；
注意：555电路要求 R1、R2均应大于或等于1K Ω，但R1+R2应能小于或等于3.3M Ω
计算：
设计要求时间间隔为1秒，则要1Hz 的脉冲，周期为1秒，使T 等于1；计算如下： 1=0.7*（47000+47000）*10*0.000001+0.7*47000*10*0.000001 原理图如图3.1：
图3.1 计时器脉冲模块
3.2 计时器计数模块
74LS192为模十计数器，要求做10秒计时器，从0变化到9，则把555输出端接到加法
脉冲CPu ，提供脉冲，复位端接上低电平，预置引脚和减法计数脉冲接上高电平，使计数器可以开始工作，从0变化到9，在多谐振荡器和计数器之间加上开关，实现10秒计时器的暂停和连续，在复位端接上开关，开关另一边接上高电平，实现清零功能.
原理图如图3.2：
图3.2 计时器计数模块
3.3 计时器译码和显示模块
74LS192进行计数的时候采用8421BCD, 从0000变化到1001，数码管要显示从0变化到
9的十进制显示则需要译码器进行译码，本次设计采用74LS48驱动共阴七段数码管使数码管工作，从0显示到9. 原理图如图3.3：
图3.3 计时器译码和显示模块
3.4计时器发光报警模块
从74LS192的Q0和Q3接线出来。经过两个与非门74LS00，当计数器计数到1001时，
实现输出高电平。发光二级管的一端接地，当输出高电平时，发光二极管有电压差，发亮实现报警。 设计要求增大到最大值时显示器不能灭灯，则在555输出端的开关一端与从74LS192的Q0和Q3接线出来与非过后的一端一起经过一个与门74LS08使计数器计数到9的时候给计数器的加法脉冲端一个低电平，停止计数，数码管显示停留在9。
如图3.4：
图3.4 3.4计时器发光报警模块
4 计时器的制作和调试
4.1 第一块板
制作：
从8月21号到27号一直在查资料，画原理图和仿真，确定仿真正确之后，画PCB ，经过老师的检查，确定PCB 设置可以，于是开始准备制作板子，因元件没有到，所以自己去买了板子，打印PCB 之后去腐蚀和打孔。
调试：用单片机驱动，测试基本功能是否实现，不能实现用万用表测试是否有短路和虚焊问题。
出错原因：
开关和滑动变阻器封装不对，自己改了封装，因为太多跳线和虚焊导致数码管的变化不稳定。于是放弃。
结论：以后在打印PCB 之前确定封装的正确！
4.2 第二块板
制作：
重新改了电路图，在74LS00的Q0到Q3接发光二极管，以灯的发光来确定74LS192的正常工作，封装，因之前有虚焊问题所以在焊接的时候比较小心，尽量避免虚焊。
调试：用单片机驱动，测试基本功能是否实现，不能实现用万用表测试是否有短路和虚焊问题。 出错原因：
因没加电阻电流太大灯全部烧坏，我把全部的灯去掉用焊锡连上，导致电路短路。不得已放弃！
结论:以后记得要加电阻分流分压！
4.3 第三块板
制作：
因为时间关系，到第三块板的时候已经是周三了，为了进度，且为了让电路可以实现基本功能，把电路多余可以不要的的电阻和电灯去掉，晚上通宵去腐蚀打孔焊接。为了节省资金，把之前焊接了的元件拔下来，经过测量确定可以正常工作，焊接到第三块板。 调试：用单片机驱动，测试基本功能是否实现，不能实现用万用表测试是否有短路和虚焊问题。
结果:
第三块板可以正常工作，可是工作的时候比实际妙表慢，计时器变化到9时，实际秒表变化到了11秒，稍有误差！且S2本接高电平，可是S1断开时复位端悬空即相当接高电平，S2显得多余！
5 心得体会
在接触课设之前，我们虽然学习了数电、模电以及CAD 的相关知识，对电子技术和使用DXP 软件画图有了初步了解，但是都只是停留在理论阶段。通过这次计时器的课程设计，我才真正做到理论和实际相结合。
通过本次计时器的设计，我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。并通过多次改动原理图，画PCB ，学会熟练使用DXP 软件画图。
板子的制作与调试也让我明白实际和理论的区别，在实际操作中，一定要小心谨慎。通过实际操作，我的动手能力也有所提高，为我们以后进行毕业设计奠定了坚实的基础，对自我的实际操作能力也有了很高的提升。 ，
参考文献：
1、周巍，黄雄华. 数字逻辑电路实验. 设计. 仿真[M].北京：电子科技大学出版社，2007. 2、阎石. 数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. 3、赵景波，徐江伟，施敏敏，陈松柏. 电路设计与制版－Protel 2004 [M].北京：人民邮电出版社，2009. 4、康华光，陈大钦，张林. 电子技术基础模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
附录：
元件清单
备注：请大家复制下载《课程设计1》元器件清单示例 《课程设计1》元器件清单示例 学号：1000840208 姓名：韦柳余 课题：设计并制作一个10秒计时器
原理图：
原理图
PCB图:
PCB图
课程设计(论文) 说明书
题 目： 10秒计时器 院 （系）：专 业：学生姓名： 学 号： 指导教师：
2012年9月6日
摘要
本次课程设计主要设计一个十秒计数器，由NE555构成多谐振荡器，产生一个稳定的脉冲信号，将该信号输入至由74LS192制作的计数器，计数器工作，利用门电路，使计数器计数到最大值发光二级管发出报警信号，同时计数器停止计数。手动清零。设计主要包括原理图的设计、仿真的成功和PCB 图的正确设置和接线。做出板子并调试成功。
关键词：NE555；
；74LS00；74LS08；74LS48；开关；电容；电阻；
74LS192
目录
1课设内容……………………………………………………………………………………5 2实验设计……………………………………………………………………………………5 2.1十秒计时器的设计介绍…………………………………………………………………5
2.2计时器的系统框图………………………………………………………………………6
3实验原理及论证 …………………………………………………………………………6
3.1计时器脉冲模块…………………………………………………………………………6 3.2 计时器计数模块…………………………………………………………………………7 3.3 计数器译码和显示模块…………………………………………………………………8 3.4 计数器发光报警模块……………………………………………………………………8
4 计时器的制作与调试…………………………………………………………9
4.1 第一块板…………………………………………………………………………………9 4.2 第二块板…………………………………………………………………………………9 4.3 第三块板…………………………………………………………………………………9
5 心得体会会………………………………………………………………………………10 6 参考文献…………………………………………………………………………………11 7附录…………………………………………………………………………
1 课设内容：
（a ） 设计任务：制作一个10秒计时器 （b ） 设计要求：
1) 有秒计时显示功能；
2) 置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能； 3) 计时器为秒递减或递加计时器，其计时间隔为1s ；
4) 计时器递减到零或最大值时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
2 实验设计
2.1 十秒计时器的设计介绍
10秒计时器是一个简单的秒计数器，由NE555构成多谐振荡器，产生一个稳定的脉冲信号，该信号的周期为1s 。将该信号输入至由74LS192制作的计数器，触发计数器开始工作，计数器计数到9时，利用74LS00的两个与非门，使发光二级管可以发出报警信号，同时利用74LS00或上多谐振荡器，使计数器计数到9时有高电平返回74LS192的脉冲引脚，实现在9时数码管不灭灯并发出报警信号。在计数器与多谐振荡器之间加上开关实现暂停和连续，并在计数器清零端加上开关实现清零功能。
2.2 系统框图
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↓ ↓
3 实验原理及论证
3.1 计时器脉冲模块
由555定时器和外接元件R1、R2、C 构成多谐振荡器，脚2和脚6直接相连。，仅存两个没有稳态，仅存两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C 充电以及C 通过R2向放电端Ct 放电，使电路产生震荡。电容C 在1/3Vcc到2/3Vcc之间充电放电。
信号参数计算公式:
T=t1+t2 ； t1=0.7(R1+R2)C ； t2 =0.7R2C ；
注意：555电路要求 R1、R2均应大于或等于1K Ω，但R1+R2应能小于或等于3.3M Ω
计算：
设计要求时间间隔为1秒，则要1Hz 的脉冲，周期为1秒，使T 等于1；计算如下： 1=0.7*（47000+47000）*10*0.000001+0.7*47000*10*0.000001 原理图如图3.1：
图3.1 计时器脉冲模块
3.2 计时器计数模块
74LS192为模十计数器，要求做10秒计时器，从0变化到9，则把555输出端接到加法
脉冲CPu ，提供脉冲，复位端接上低电平，预置引脚和减法计数脉冲接上高电平，使计数器可以开始工作，从0变化到9，在多谐振荡器和计数器之间加上开关，实现10秒计时器的暂停和连续，在复位端接上开关，开关另一边接上高电平，实现清零功能.
原理图如图3.2：
图3.2 计时器计数模块
3.3 计时器译码和显示模块
74LS192进行计数的时候采用8421BCD, 从0000变化到1001，数码管要显示从0变化到
9的十进制显示则需要译码器进行译码，本次设计采用74LS48驱动共阴七段数码管使数码管工作，从0显示到9. 原理图如图3.3：
图3.3 计时器译码和显示模块
3.4计时器发光报警模块
从74LS192的Q0和Q3接线出来。经过两个与非门74LS00，当计数器计数到1001时，
实现输出高电平。发光二级管的一端接地，当输出高电平时，发光二极管有电压差，发亮实现报警。 设计要求增大到最大值时显示器不能灭灯，则在555输出端的开关一端与从74LS192的Q0和Q3接线出来与非过后的一端一起经过一个与门74LS08使计数器计数到9的时候给计数器的加法脉冲端一个低电平，停止计数，数码管显示停留在9。
如图3.4：
图3.4 3.4计时器发光报警模块
4 计时器的制作和调试
4.1 第一块板
制作：
从8月21号到27号一直在查资料，画原理图和仿真，确定仿真正确之后，画PCB ，经过老师的检查，确定PCB 设置可以，于是开始准备制作板子，因元件没有到，所以自己去买了板子，打印PCB 之后去腐蚀和打孔。
调试：用单片机驱动，测试基本功能是否实现，不能实现用万用表测试是否有短路和虚焊问题。
出错原因：
开关和滑动变阻器封装不对，自己改了封装，因为太多跳线和虚焊导致数码管的变化不稳定。于是放弃。
结论：以后在打印PCB 之前确定封装的正确！
4.2 第二块板
制作：
重新改了电路图，在74LS00的Q0到Q3接发光二极管，以灯的发光来确定74LS192的正常工作，封装，因之前有虚焊问题所以在焊接的时候比较小心，尽量避免虚焊。
调试：用单片机驱动，测试基本功能是否实现，不能实现用万用表测试是否有短路和虚焊问题。 出错原因：
因没加电阻电流太大灯全部烧坏，我把全部的灯去掉用焊锡连上，导致电路短路。不得已放弃！
结论:以后记得要加电阻分流分压！
4.3 第三块板
制作：
因为时间关系，到第三块板的时候已经是周三了，为了进度，且为了让电路可以实现基本功能，把电路多余可以不要的的电阻和电灯去掉，晚上通宵去腐蚀打孔焊接。为了节省资金，把之前焊接了的元件拔下来，经过测量确定可以正常工作，焊接到第三块板。 调试：用单片机驱动，测试基本功能是否实现，不能实现用万用表测试是否有短路和虚焊问题。
结果:
第三块板可以正常工作，可是工作的时候比实际妙表慢，计时器变化到9时，实际秒表变化到了11秒，稍有误差！且S2本接高电平，可是S1断开时复位端悬空即相当接高电平，S2显得多余！
5 心得体会
在接触课设之前，我们虽然学习了数电、模电以及CAD 的相关知识，对电子技术和使用DXP 软件画图有了初步了解，但是都只是停留在理论阶段。通过这次计时器的课程设计，我才真正做到理论和实际相结合。
通过本次计时器的设计，我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。并通过多次改动原理图，画PCB ，学会熟练使用DXP 软件画图。
板子的制作与调试也让我明白实际和理论的区别，在实际操作中，一定要小心谨慎。通过实际操作，我的动手能力也有所提高，为我们以后进行毕业设计奠定了坚实的基础，对自我的实际操作能力也有了很高的提升。 ，
参考文献：
1、周巍，黄雄华. 数字逻辑电路实验. 设计. 仿真[M].北京：电子科技大学出版社，2007. 2、阎石. 数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. 3、赵景波，徐江伟，施敏敏，陈松柏. 电路设计与制版－Protel 2004 [M].北京：人民邮电出版社，2009. 4、康华光，陈大钦，张林. 电子技术基础模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
附录：
元件清单
备注：请大家复制下载《课程设计1》元器件清单示例 《课程设计1》元器件清单示例 学号：1000840208 姓名：韦柳余 课题：设计并制作一个10秒计时器
原理图：
原理图
PCB图:
PCB图