毕业论文：限时发言时间提示器设计.doc

摘要 本设计电路分为时钟脉冲电路、预置时间电路、倒计时显示电路、门电路比较控制电路、提示信号发生电路五部分。 1、预置时间用三个74LS160十进制计数器和适当的门电路控制的，设有10min输入（脉冲）按钮和1min输入（脉冲）按钮。即每按一次相应的脉冲开关，就给相应的计数器提供一个脉冲使计数器累加1。同时用适当的门电路控制10min位计数器为0~3循环，且使得当10min位为3时1min位的计数器清零，即1min位输入脉冲按钮无效；当10min位为0时选中1min位另一计数器，并使其计数状态为3~9循环。 2、利用555构成多谐振荡电路产生所需的2Hz脉冲，再经过JK触发器分频得到1Hz的脉冲作为计数器的时钟脉冲 3、用74LS192双时钟可逆十进制计数器实现倒计时，用4片译码芯片7447驱动数码管显示时间，显示到秒。通过两个JK触发器实现控制计数器加减计数功能的转换（倒数为0后变为加计数器），用加进位端、减借位端和加、减计数脉冲端进行级联，其中10s位到1min位为6进制。 4、比较电路主要是用逻辑门来使倒计时时间与要求提示时刻比较。控制电路则由JK触发器、开关等器件来根据输出电平高低来控制提示电路。 5、提示信号发生电路主要由发光二极管、两片555芯片构成。其中一片555构成延时电路；另一片构成多谐振荡蜂鸣电路，用JK触发器使其5管脚在不同提示时接不同电平，从而发出不同频率的蜂鸣信号。 一、设计步骤与思路 1、总框图设计 构思整个系统由哪些功能模块组成，以及各个功能模块之间的互相控制关系，将各功能模块联系起来画出总体功能模块图。 单元模块设计 根据总功能框图的功能划分，具体设计各单元模块。设计时，从要实现的功能及如何实现等方面着手，大体选择相应的元器件，再进行细节设计。 3、总电路图设计 单元功能模块设计好后，从各个单元功能模块间的控制关系着手，对各单元功能模块进行检验论证，保证各个模块间无冲突，均能正常运行 分析每个模块的各个状态的转换及控制、各功能模块间的控制关系。本设计应重点分析倒计时的各个须提示的状态的比较控制电路，还有相应的提示信号发生电路之间的关系。 纵观全局，规划总电路的布局，最后画出完整的电路图。 二、单元方案选择与论证 １、预置时间方案选择 方案一： 由于设计要求倒数时间输入可调并译码显示，比较经典的方案是使用8279 芯片：40 个引脚的8279 芯片是由Intel 于80 年代首先推出的，参考资料较多，应用比较成熟。优点：最为通用，输入时间使用键盘方便、易操作。缺点：元器件多，面积大，电路复杂，需要较好的编程能力才能灵活运用，其综合成本较高，而且本系统只用到其键盘输入单个功能，不能充分利用它的强大功能。 方案二： 即本设计系统所选方案，由三个74LS160十进制计数器及适当的门电路组成。充分利用的74LS160的异步清零、同步置数以及使能端等各个功能,达到设计要求，即输入时间必须在３~３０范围内可调。本设计系统中设有10min位输入脉冲开关和1min位输入脉冲开关，每按一次相应开关，控制相应的计数器累加1。其中10min位计数器计数状态为0~3，且当其为3时控制1min位的计数器清零，即输入最大为30。而1min位由两片计数器控制，当10min位不为0时，通过门电路控制74LS160使能端，选中另一片计数状态为0~9的74LS160；当10min位为0时，选中其中一片计数状态为3~9的74LS160，从而实现最小输入为3min的设计要求。电路原理简单、实用，成本较低，易于实现和控制。 .２、时钟脉冲产生方案选择 时钟脉冲，通常可用两种方案： １、 晶体振荡分频电路。采用石英晶体振荡器，起振快，时基精度高。振荡工作频率仅决定于石英晶体的谐振频率，而与电路中的R、C 数值无关。振荡器经内部分频电路后可分为多档输出，可以使脉冲精度从毫秒到小时。起振、停振、清零都可以从电路上端口直接控制，方便。但本系统中所用的脉冲只需２Hz的低频脉冲，不需太高的精确度，而石英晶体振荡频率较高，用在本系统需多次分频，电路会比较复杂。 ２、本系统采用的是555芯片构成多谐振荡电路产生所需脉冲。555定时器是一种单片集成电路，只需要在其外部配上少量的阻容元件，就可构成多偕等脉冲电路，使用灵活方便，振荡周期一般可根据其外部接的电阻、电容计算，公式为T=0.7（R1+2R2）C。其电路较简单且可以利用T与R1、R2、C的关系方便地改变振荡频率，以满足系统要求。 ３、倒计时计数显示 由于设计中要求实现倒数计时和超时1min译码显示，故须选择可逆计数器，而74LS192、74LS193均为双时钟脉冲输入可逆加减计数器，且其清零和置数方式均为异步，两者都可选，不同的是74LS192为十进制计数，而74LS193为16进制计数，本系统中用