河南科技学院机电学院电子课程设计报告
题目：比赛倒计时器设计任务书
专业班级：应用电子技术教育111班
姓名：季传帅
时间：2013.12.9～2013.12.27
指导教师：张伟邵锋完成日期：2013年12月20日
比赛倒计时器设计任务书
1．设计目的与要求
设计一个倒计时牌。
准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：
（1）设计的倒计时牌，能直接显示时间；
（2）能同时实现60秒计时，9秒暂停倒计时；
（3）60秒计时结束有声音提示，9秒计时结束有灯光提示。
2．设计内容
（1）画出电路原理图；
（2）元器件及参数选择；
（3）电路仿真；
（4）搭接所设计的电路完成设计功能。
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录
1引言 (1)
2总体设计方案 (1)
2.1设计思路 (2)
2.2总体设计框图 (2)
3设计原理分析 (2)
3.1单元模块 (3)
3.1.1时钟模块 (3)
3.1.2报警电路模块 (3)
3.1.3倒计数器模块 (4)
3.1.4数码换显示模块 (5)
4总结与体会 (5)
参考文献 (6)
附录1实际电路图 (7)
附录2总体电路图 (8)
比赛倒计时器设计
摘要:本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛60秒计时器。
此计时器功能齐全，可以直接置数、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。
此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。
本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。
此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、分频模块以及译码显示模块。
在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。
此电路是以时钟产生，分频触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。
关键词:比赛倒计时;控制;计时器;译码显示;555定时器
1引言
电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
在许多领域中倒计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
本设计主要能完成：显示60秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为60秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，同时发出光电报警信号等，当有触发信号时，实现9秒暂停倒计时。
整个电路的设计借助于Multisim10仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim10下设计和进行仿真，得到了预期的结果。
2总体设计方案
用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为1Hz的脉冲，即输出周期为1秒的方波，再将该脉冲信号加到由74LS93构即周期为1秒，接着将该信号送到计数器74LS00的CP减计数脉冲端,再通过译码器4511BD把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动用第一种方案和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及声音报警等功能，声音报警用蜂鸣器来实现，蜂鸣器发声代表报警，电路图见图2。
也可以用555构成的多谐振荡器直接产生频率为1Hz的秒脉冲，由于两
个方案的原理基本相同，且实现的功能也相同，为了确保输出这里采的脉冲的稳定。
2.1设计思路
分析设计任务，该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路5个部分构成。
其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成60秒倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的清零，启动和暂停/连续功能、译码显示电路的显示与灭灯及蜂鸣器报警等功能。
为满足设计要求，设计控制电路及控制开关时，应该正确处理各个信号之间的时序关系。
在操作直接清零时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。
当启动开关闭合时，辅助控制电路应该封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示60s字样，计数器开始进行递减计数；当暂停/连续开关闭合（即拨到暂停位置）时，计数器停止计数，处于保持状态；当断开时计数器继续递减计数。
2.2总体设计框图
图1总体设计图
3设计原理分析
3.1单元模块
该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路5个部分构成。
3.1.1时钟模块（脉冲发生器）
本设计采用555构成的多谐振荡电路（即脉冲产生电路），其内部管脚图如下图，通过计算可以确定参数的取值：R1=2KΩ，R2=2KΩ,C2=220uF,C1=10nF.因此产生的脉冲周期为：T=0.7(R1+2R2)C2=1s,之后经过74LS93用异步清零法十分频，使得74LS93输入的脉冲周期为1s。
图2正弦波振荡器
3.1.2报警电路模块
报警电路包括两部分，分别为发光二极管与蜂鸣器报警，若给图5一个信号，发光二极管会由于555定时器的作用延迟9秒，从而实现9秒暂停倒计时的功能；当计数器倒记到00时，图4的蜂鸣器会报警，这两部分组成报警电路。
图3蜂鸣器报警图
图4发光二极管电路图
3.1.3倒计数器模块
这一部分实现60进制倒计时，是次此设计的核心。
两个74LS93芯片实现60加计数器，当在给U7一个脉冲时，74LS93开始计数，U7从0到9循环，直到10时U7会向U4的1端进一个10位的脉冲，U4开始计数，实现5进制记数，因此U7U4完成了60进制正计数器。
图5计数器图
3.1.4数码换显示模块
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
显示部分主要是由4511构成，记数模块将信号传到4511芯片的A B C D输入端，由4511进行转换，其后接数码显示。
4511的使能端BT LT接高电平，EL接低电平。
图6显示模块图
4总结与会体
比赛60S倒计时器的设计主要分为五个模块：时钟模块（即秒脉冲发生模块）、计数模块、译码显示模块、辅助时序控制模块（简称控制电路）和报警电路，其中计数模块中的两片计数器的加计数器脉冲输入端都要接高电平，且要将低位片的借位信号加到高位片的减计数脉冲输入端。
高位片计数器的借位信号控制报警信号，在进行减计数时，借位信号一直为高，此过程报警信号不工作，当计数器减计数到零时，借位信号变为低，发光二极管导通，这样就产生了光电报警信号，在将借位信号和暂停/连续控制信号和时序脉冲信号加到一起作用低位计数器减计数脉冲输入端，即实现计数器递减计数到零时，显示器不灭灯，同时发出光电报警信号。
课程设计实验须要的是活学活用。
在两周与同学们交流以及电路焊接过程中，我认识到合作的重要性。
首先，基础知识的掌握是课程设计的基础，没有理论知识的后盾就不能将电路设计得当，或者说就根本设计不出来。
其次，理论的掌握也要靠实践来体现。
我对这次的实践有如下几条结论：
第一，做事要胆大心细，不要怕烫到手，更不能粗心大意，否则很可能要重来。
好
久没有拿电烙铁会有一种莫名的恐惧感。
面对困难，要冷静大胆，不能慌。
焊接电路最忌讳的就是粗心大意。
有时候结果出不来很可能就是焊接某个地方时想别的事去了，这也是很多高年级学长常犯的错，这里我们一定要吸取教训。
第二，遇到困难一定要冷静思考其中的缘由，不能动不动就叫老师检查，这样根本就提高不了自身的水平。
比如说，数码管倒计时至0时，报警灯不亮。
首先的话要检查电路有没有虚焊，这是必须的。
其次，假如没有虚焊，电路的线路也没有接错，那很可能要换一个发光二极管了。
第三，做事前一定要做好充分准备，机会往往留给有准备的人。
要焊接电路最原始的准备应该是做好仿真，并且打印好。
一些芯片的管脚也是必须要弄清楚的。
这次我们做的不够好，因为老师要我们暑假查好资料，但确实因为自己的懒惰，一些资料没有查到位，这是我要深刻检讨的地方。
第四，最重要的放在最后讲吧！就是合作精神，在前面我也提到了，实验是两个人的事。
设计，焊接，描电路图，都要两个人讨论。
不能因为某个人哪方面强就分工，这样的话锻炼的只是自己的强项，就片面了。
遇到错误更加需要合作，因为两个人的是视角不一样的，检查到的方面更加广。
这是人多的优势，得珍惜利用。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础（第三版）［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1989
[2]阎石.模拟电子技术基础（第三版）［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1989
[3]邵锋.数字电子技术实验指导［Ｍ］.河南科技学院,2012.02
附录1实际电路图
实际电路图
附录2
总体电路图
8。