数字电路课程设计（数字定时开关）

课程设计说明书 第I页

实用数字式定时开关设计

摘 要

数字式定时开关电路是起定时报警或者定时开关电器的电路，在日常生活中应用很广。当今社会许多家用电器都有定时功能，定时可以节省能源，还可以提醒用户电器的工作状态，比如家用电扇有一个定时开关，在达到设定的时间后电动机会自动停止转动。

本组课程设计的题目是：数字式定时开关。用555芯片产生一个秒脉冲信号；555芯片的输出端接计数器74ls192【2】的脉冲输入端，在74ls192的地址输入端接四个开关，通过调节开关的通断来改变预置的数值，这里计数器的计数方式为倒计数；计数器的输出端接到译码器4511BD【1】的地址输入端，因为计数器的计数范围是9～0，所以通过译码器后输出的数值为9～0中的一个；在译码器的输出端接一个共阴数码管，用来显示倒计时。在计数器的值为0时，报警电路自动报警，并且数码管一直显示为0，此时电

路处于锁存状态，这样电路起到了计数、报警的作用。

关键字：定时开关、报警、BCD码、译码显示

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目 录

1 绪论 .................................................................................................................................................................. 1 1.1 课题描述 ................................................................................................................................................ 1 1.2 设计任务与要求 .................................................................................................................................. 1 1.2.1课题简介 ......................................................................................................................................... 1 1.2.2 设计说明 ........................................................................................................................................ 1 1.2.3设计要求 ......................................................................................................................................... 1 1.3 基本工作原理及框图 .......................................................................................................................... 2 2 相关芯片及硬件电路设计 ........................................................................................................................ 2 2.1电路元件清单 .......................................................................................................................................... 2 2.2锁存器电路的设计 ................................................................................................................................ 3 2.3 编码器电路的设计 ............................................................................................................................. 4 2.4 译码器电路和数码管显示电路的设计 ....................................................................................... 4 2.5 倒计时电路的设计 ............................................................................................................................... 5 2.6 时钟电路的设计 .................................................................................................................................... 6 2.7 单稳态电路及蜂鸣器的设计 ............................................................................................................ 7 3 整体电路 ....................................................................................................................................................... 8 总 结 .............................................................................................................................................................. 10 致 谢 .............................................................................................................................................................. 11 参考文献 ............................................................................................................................................................ 12

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1 绪论 1.1 课题描述

数字式定时开关用于赛事活动，如篮球比赛等。该课题利用电子技术知识设计出一个数字式定时开关，可以自定义时间，分别用多个按钮表示。设置一个系统清除和计时控制开关S，该开关由裁判控制。数字式定时开关具有锁存与显示功能。即裁判按动按钮，开始计时，并在LED数码管上显示，一直到时间计时为零时，停止计时同时扬声器发出报警声响提示。

1.2 设计任务与要求 1.2.1课题简介

本次数字电路课程设计是一个数字式定时开关，如图1数字式定时开关是由控制电路、脉冲发生电路、计数器、译码显示电路及报警电路五部分组成。此开关采用BCD拨盘预置开关时间，其最大定时时间9秒，计时是采用倒计时的方式通过一位LED数码管译码显示，通过拨码开关预置一个时间，再通过计数器倒计时方式进行计数，当达到某一个时间时，发出一个信号，进而来控制电器的工作，我们设计的就是当倒计时为0时，一直处于0状态，并且开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开泰，再按按钮，到计时开始。计时时间到驱动扬声器报警。

1.2.2 设计说明

1．采用BCD【3】拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED数码管显示；

2．预置时间以后通过另一按钮控制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。

3．编写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 1.2.3设计要求

1．根据任务要求合理的选定设计方案； 2．完成各单元电路及总体电路的设计； 3．元器件及参数选择正确； 4．画出正确的电路原理图（或仿真电路图）。

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1.3 基本工作原理及框图

由 555芯片【7】及其电阻、电容构成一个多谐振荡器，通过选用合适的电阻与电容产生一 个连续的秒脉冲信号，作为计数器74ls192的时钟脉冲。这里用的计数器为74ls192，其为十进制可逆计数器，最大计数范围是0～9秒。本设计用的是定时九秒而且为减计数，预置数通过在计数器74ls192的地址输入端接四个开关来控制高低电位。在计数器的LOAD端接一个开关来控制计数与停止计数，开关闭合电路处于计数状态，断开则电路处于置数状态。通过在计数器输出的四个管脚处接一个四输入或门，或门的输出接蜂鸣的负端，四输入或门接一个非门，蜂鸣器的正极接非门的输出端，当计数值为0时蜂鸣器会自动报警。计数器的输出与译码器4511BD的地址输入端相连，通过译码器的译码，在其输出端接一个共阴数码管来显示数字。

秒脉冲发生器 定时器 译码显示 控制电路 报警电路

图1

2 相关芯片及硬件电路设计 2.1电路元件清单

数字式定时开关清单如表1所示。