秒计时器的设计详解

引言

《课程设计》是为了让我们更好的理解所学知识，体会理论与实践之间的联系，将所学理论真正用到实处。作为一名合格的大学生不仅需要有扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力；《课程设计》这门课程就给了我们这样一个机会。此次课程设计，让我们用所学的数字电子技术的基础知识，设计一个秒计时器，不仅能够加深我们对电子系统设计过程的理解，而且有助于我们对书本知识的进一步深化。

本作品的实现全部采用各种门电路及计数器芯片，利用自锁开关对电路进行控制，并且计时器具有十秒报警功能。

1 设计任务及要求

1.1 设计任务

设计并制作一个秒计时器

1.2设计要求

1) 有秒计时显示功能；

2) 设定外部操作开关，控制计时器的清零、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) 计时器计时值为10秒的整数倍时，有提示。

2 系统各部分设计方案介绍

2.1 设计总体方框图

图2.1.1 系统框图

2.2 系统各部分设计方案介绍

桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1 页共12 页

2.2.1 秒脉冲发生器的设计

A、方案一：利用运放构成振荡器

分析：该方案电路比较简单，计算相对容易。但是，运放振荡输出不是TTL电平，需要加一个正向偏移电平才能为后级电路所用，而且该方案输出波形的边沿不够陡峭，运放一般要采用双电源供电，调节也较为困难，实现起来不太方便。综合考虑，不采用此方案。

B、方案二：对晶体振荡器的输出进行分频

分析：晶体振荡器的输出虽然很稳定，但是输出频率一般较高，如果对其进行分频，需要用到多级电路，这样中间误差会变大，而且会提高制作成本，且晶体振荡器的输出一般为正弦，要得到方波，还需要整形，这又增加了电路设计与调试的复杂度。因此，不采用该方案。

C、方案三：利用555产生1KHz脉冲，再对其进行一千分频

分析：555产生脉冲的的电路不仅具有简单、易调节的特点，而且产生的脉冲较为稳定，输出电平为TTL电平，无需整形就可以直接运用于后级电路的输入，非常符合本课题的设计要求。

设计的详细过程：

①产生脉冲的电路。

图2.2.1 1KHz脉冲产生电路

②对脉冲产生电路（图2.2.1）的分析与计算。

该电路是利用555构成的多谐振荡器。其中C1为决定振荡周期的充放电电容，R1、R2、R3与C1构成充电回路，C1、R3、R2构成放电回路，3号管脚为信号的输出端。该电路相关参数的计算公式如下所示：

充电时间：T1=0.7(R1+R2)C

放电时间：T2=0.7R2C

振荡周期：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C

占空比：D=T1/T

本设计中要求产生1KHz矩形脉冲。由T=1/f可知T=1ms，带入上式，可得到(R1+2R2)C 的值，为了使振荡器更易起振，电容值不易选取太大，这里取 C 等于0.01uF（103瓷片电容）。于是我们可以得到 (R1+2R2)约为144KΩ，又由占空比的计算公式 D=T1/T ，要想得到接近50%的占空比，在选取R1和R2 时应尽量使R2的值远大于R1，根据实际情况，选取标称电阻R1为6.8KΩ、R2为68KΩ，为了防止理论与实际之间的差距，外加滑动变阻器R3对周期与占空比进行调节，为了方便调节到所需的1KHz，调节范围不亦过大，故R3的值不应太大，这里我们取R3为10KΩ。

③一千分频电路的设计。

由三片十进制计数芯片74ls192以串联进位方式构成，该电路接法简单且不用外加门电路对其进行置位。74ls192的引脚排列及功能表如下所示：

（a）引脚排列（b）逻辑符号

图2.2.2 74ls192的引脚图和逻辑符号

课程设计_单片机__60秒秒表汇编

目录前言 (2) 1.总体设计方案 (3) 2硬件设计方案 (3) 2.1 电路原理 (3) 2.2 电路原理图 (4) 3.软件设计（加流程图） (6) 3.1函数流程图 (6) 3.2 算法描述 (9) 3.3源程序 (10) 4系统的安装调试 (11) 5课程设计总结与体会 (12) 6.参考文献 (14)

前言单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。本次课程设计要求制作一个秒表，开始时，显示“00”，第1次按下按钮后就开始计时；第2次按按钮后，计时停止；第3次按按钮后，计时归零。

基于单片机的倒计时器(计数器)课程设计)

湖南文理学院课程设计报告课程名称：单片机原理课程设计学院：电信学院专业班级：自动化07101 学生姓名：指导老师：完成时间：报告成绩：

倒计时器设计

目录目录 (1) 摘要 (3) ABSTRACT (4) 第一章设计要求与方案确定 (5) 1.1设计意义 (5) 1.2设计要求 (5) 1.3方案确定 (5) 第二章硬件电路 (6) 2.1单片机概述 (6) 2.1.1 单片机基础 (6) 2.1.2单片机与单片机系统 (7) 2.1.3 单片机的产生与发展 (7) 2.2MCS-51系列单片机介绍 (8) 2.2.1 80C51 芯片介绍 (8) 2.2.3 最小系统 (9) 2.2.4 定时与中断的概念 (10) 2.4LED显示电路设计与器件选择 (12) 2.4.1.LED显示器的选择 (13) 2.4.2LED驱动芯片选择 (13) 2.5按键电路设计 (13) 2.6蜂鸣器电路的设计 (14) 第三章倒计时器的设计 (15) 3.1倒计时器系统设计方案及框图 (15) 3.2程序设计 (15) 3.2.1主程序设计 (15) 3.2.2倒计时模块设计 (17) 3.2.3键盘扫描数码管显示程序 (17)

第四章倒计时器设计仿真 (18) 4.1设置倒计时初值 (18) 4.2开始倒计时 (18) 4.3倒计时结束并报警 (18) 总结 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22) 附录1 倒计时器设计源程序 (23) 附录2 所用元器件清单 (23)

摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时控制和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统由单片机系统、矩阵式键盘、蜂鸣器和LED数码管显示系统组成。装置利用AT89C51单片机与74LS245驱动器驱动LED数码管显示。通过按键控制设定倒计时时间，再通过中断控制系统开始倒计时。当倒计时时间到时，由P1.0口驱动蜂鸣器发声报警。为了简化电路，降低成本，采用以软件为主的的接口方法。该系统实用、功能灵活多样，可以对计时时间进行实时控制，可以广泛的应用于各种场所的控制设备。【关键词】单片机；LED数码管显示器；倒计时；报警

篮球竞赛24秒计时器设计-

学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师

年月日

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 篮球24秒记时器的设计与制作初始条件：（1）具备显示24秒记时功能（2）计时器为递减工作，间隔为1S （3）递减到0时发声光报警信号（4）设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料时间安排： 6月16日~6月19日：明确课题，收集资料，方案确定 6月19日~6月21日：整体设计，硬件电路调试 6月21日~6月24日；报告撰写，交设计报告，答辩指导教师签名：2014年 6月日

前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。篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制。有需要就会有市场，因此设计一款24秒计时器是非常有必要也非常有前景的。该计时器要有递减计时及报警功能。因此符合比赛中违例判罚的需要。在NBA比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。本设计主要能完成：显示24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；计时器为24秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。整个电路的设计借助于proteus仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在proteus下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

课程设计(电子数字计时器的设计)

课程设计指导书黄建农编武汉职业技术学院电信系电子技术基础实验中心

电子数字计时器的设计在学完《数字电路》课程后，为了巩固同学们所学的基础知识和基础知识的应用，提高独立思考问题；分析问题和解决今后工作中的实际问题的能力，为了把同学们培养成为既有理论知识又有实际动手能力的良好素质人才，特针对《数字电路》课程，编写了这本《数字计时器的设计以及制作》实习指导书。其目的是通过设计、制作、帮助同学们掌握简单数字系统的设计和制作方法，让同学们学会查阅有关资料，使他们将学过的知识融会贯通。 1、数字计时器的设计思想：要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1HZ）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动AM，PM标志信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，使“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用自动快速调整和手动调整，“自动快速调整”可利用分频器输出的不同频率的脉冲使显示时间自动迅速调整时间。“手动调整”可利用手动的节拍调准显示时间。 2、数字钟的原理框图。（见图1）

3、数字计时器的设计方法：根据设计思想及原理框图，运用已学过的知识，选择所需要的电路及元器件，然后依据各单元的输入输出信号相互匹配，加入必要的其他电路（校时电路）等，组成数字计时器的电路总图，这就是设计的全过程。（1）设计脉冲源：脉冲源是数字计时器的心脏，它能自动不停地产生脉冲信号，以供计时之用，它的稳定和准确对计时器起着至关重要的作用。我们曾学过一些自激式的振荡器，如：自激多谐振荡器，自激间歇振荡器等。但为了脉冲源的稳定度，准确度，常用石英晶体振荡器。一般情况下，晶振荡频率愈高，准确度愈高，但所用分频级数愈多，耗电量愈大，成本也就愈高。在选择晶振器时，应综合考虑。其电路原理如图（2）：R.C为时间元件,改变C的值可调整晶振器的输出频率,石英晶体的振荡频率为32768HZ。（2）设计整形电路：

软件延时实现60秒计时器

一、实验任务如下图所示，在A T89S51单片机的P0和P2端口分别接有两个静态共阴数码管，P0口驱动显示秒时间的十位，而P2口驱动显示秒时间的个位。二、电路原理图图11.1 三、硬件连线参照教程十的方法完成硬件连线（只是去掉按键部分）。四、程序设计内容 1在设计过程中我们用一个存储单元作为秒计数单元，当一秒钟到来时，就让秒计数单元加1，当秒计数达到60时，就自动返回到0，从新秒计数。 2对于秒计数单元中的数据要把它十位数和个数分开，方法仍采用对10整除和对10求余。 3在数码上显示，仍通过查表的方式完成。 4一秒时间的产生在这里我们采用软件精确延时的方法来完成，经过精确计算得到1秒时间为1.002秒。 DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET 五、程序框图图11.2 六、汇编源程序 Second EQU 30H ORG 0 START: MOV Second,#00H NEXT: MOV A,Second MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A LCALL DELY1S INC Second MOV A,Second CJNE A,#60,NEXT LJMP START

DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 七、C语言源程序 #include unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; unsigned char Second; void delay1s(void) { unsigned char i,j,k; for(k=100;k>0;k--) for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { Second=0; P0=table[Second/10]; P2=table[Second%10]; while(1) { delay1s(); Second++; if(Second==60) { Second=0; } P0=table[Second/10]; P2=table[Second%10]; } }