数字逻辑实验 设计一个可灵活预置时间的倒计时电路
实验项目1 设计一个可灵活预置时间的倒计时电路
实验描述
1. 实验目的
(1) 掌握数字逻辑电路的设计与测试方法，熟悉常用数字集成电路的使用；
(2) 训练综合运用数字电路基本知识设计、调试电路的能力；
(3) 进行电路的安装、调试，直到电路能达到规定的设计目标；
(4) 熟悉电路中所用到的各集成块的引脚及其功能，熟悉集成电路的引脚安排；
(5) 掌握集成同步可逆计数器的使用方法和特殊要求;
(6) 掌握集成同步可逆计数器的级联方法，掌握任意N进制减法计数器的设计方法；
(7) 掌握多位LED七段数码管的显示方法和集成七段数码管译码器的使用方法；
(8) 熟练使用Proteus应用软件进行任意N进制减法计数器电路的绘制、仿真和调试的方法。
2. 实验预习要求
(1) 预习有关门电路的相关知识；
(2) 预习有关集成同步可逆计数器74LS192的相关知识；
(3) 预习有关多位LED七段数码管和集成七段数码管译码器74LS47的相关知识；
(4) 预习使用Proteus应用软件进行电路的绘制、仿真和调试等相关内容。
3. 实验设备及器件
(1) 数字电路实验箱1台;
(2) 门电路(自选);
(3) 集成同步可逆计数器74LS192(建议);
(4) 集成LED七段数码管译码器74LS47;
(5) LED七段数码管。
4. 实验任务
- 设计并完成可预置的定时显示报警系统
定时电路是脉冲数字电路的简单应用，主要由计数器和振荡器组成。它所完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间即时追踪的功能，在实际生活中也具有广泛的应用价值，如用于体育比赛、定时报警器、游戏中的倒计时器、交通信号灯等。 - 设计任务与要求
(1) 用中、小规模集成电路设计并完成一个可灵活预置时间的计时电路，设置的时间为0~99s中的任意值。它具有显示秒倒计时功能，能准确地预置和清零。
(2) 计时电路的外部操作开关有复位清零开关、启动(继续)/暂停计时开关、预置定时时间开关。这些开关能分别控制计时电路的直接清零、启动(继续)/暂停计时、预置定时时间。
(3) 要求计时电路递减计时，即每隔1秒，计时器减1。
(4) 当计时器递减时间到零(即定时时间到)时，数码显示器显示“00”，同时发出光电报警信号。
注：可利用实验箱上提供的脉冲，但脉冲的加入应实现可控。
参考方案如图9.1.1所示
5. 实验内容与步骤
(1) 设计整体电路，用Proteus 画出电路原理图，并在Proteus上做仿真实验。
(2) 分块调试电路，并记录参数。
- 先只做一位数倒计时的控制。
- 停零(用门电路控制自动控制脉冲CP)，报警亮灯。
- 暂停（手工操作，用门电路控制脉冲CP）。
- 清零和预置（手工操作）。
(3) 总装调试电路，测试电路的功能。
实验电路图及介绍
使用到的元器件
- 74LS04 一片
- 74LS08 一片
- 74LS32 一片
- 74LS74 一片
- 74LS192 两片
- 7段数码显示管
注意事项
- 上述逻辑门除74LS192不可替换，其余可根据实际情况替换，如可用74LS00+74LS04替换74LS08
- 74LS74双D触发器用于将异步置数转换为同步，关于异步与同步触发的区别，请自行百度
模拟仿真软件
Proteus：下载链接
ps: 软件仿真环境和实际实验箱上操作的难免有出入
电路图
如需要电路图的工程文件，请先点击文末的赞赏（1块钱也行），将付款截图用邮件发送给我，同时备注：倒计时电路工程文件
我的邮箱：lm379@foxmail.com
下面电路图除7段数码显示管均将相关元器件和引脚标明可直接对照直接进行连线
主要部分有相关文字注释，下文有具体说明书
(重要) 请将时钟脉冲设置为1Hz
说明书
除了下面说明的部分，请不要乱修改本电路中其他的值，否则电路不成立
1. 启动暂停开关
用于控制电路是否开始倒计时
| 值 | 功能 |
|---|---|
| 0 | 暂停倒计时 |
| 1 | 开始(继续)倒计时 |
2. 停零控制端
| 值 | 功能 |
|---|---|
| 0 | 倒计时到0时会停住 |
| 1 | 倒计时到0时自动重新倒计时 |
注意：停零控制端为0时，倒计时结束后需要开始倒计时请变一下停零控制端的值
3. 清零
| 值 | 功能 |
|---|---|
| 0 | 不变 |
| 1 | 直接清零 |
4. 数值输入端
注意事项
数据输入端为下图中红框圈起来的部分
另外在电路图中，左边为低位片，右边才是高位片
74LS192为10进制计数器，因此在输入数据时一定要小心
如下图中，低位片预置数据为0101对应十进制5，高位片0001对应十进制1，因此输入的数据为15，而不是直接将00010101转换为2进制对应的21
