【正文】 ； 譯碼器 ； 顯示器 ； 分頻器第 2 頁 第 1 章 概 述 倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的用途很廣泛。它可以用作定時(shí)，控制被定時(shí)電器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)開或者定時(shí)關(guān)，最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為 99 分鐘。他還可以用做倒記時(shí)記數(shù)，最長(zhǎng)記時(shí)時(shí)間為 99 秒，而且有二位數(shù)碼管顯示記數(shù)狀態(tài)，可以靈活的對(duì)受控電器進(jìn)行定時(shí)開關(guān)。 倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的核心器件是可預(yù)制數(shù)減計(jì)數(shù)器 IC IC4， 其初始數(shù)由撥碼開關(guān)S S2 設(shè)定，其輸出狀態(tài)由 BCD 碼七段譯碼器 IC IC2 譯碼后驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示。門電路 D D2 產(chǎn)生秒信號(hào)脈沖，以及經(jīng) IC5 等 60 分頻后得到的分信號(hào)脈沖。由開關(guān) S4 選擇后作為時(shí)鐘脈沖送入減計(jì)數(shù)器的 CP 端。 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕 S3 后， S S2 設(shè)定的預(yù)置數(shù)進(jìn)入減計(jì)數(shù)器，數(shù)碼管顯示出該預(yù)置數(shù)，然后計(jì)數(shù)器就在時(shí)鐘脈沖 CP 的作用下減計(jì)數(shù)，數(shù)碼管做同步顯示。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束，減計(jì)數(shù)器顯示為 00 時(shí)，輸出高電平使 VT VT2 導(dǎo)通，繼電器 K1 吸合，其常開接點(diǎn) K11 閉合，接通被控電器，被控電器開始工作； 其常閉接點(diǎn) K12 斷開，切斷被控電器，使此工作結(jié)束工作。同時(shí)，自帶音源訊響器發(fā)出提示音。 在這個(gè)數(shù)字化的時(shí)代，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器隨處可見，在人們的生活和工作中，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器的應(yīng)用也越來越廣泛。在醫(yī)學(xué)設(shè)備、在交通方面、比賽場(chǎng)合等，特別是在一些數(shù)字化、智能化設(shè)備上倒計(jì)時(shí)定時(shí)器得到了很好的應(yīng)用。我相信，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器的發(fā)展前景會(huì)越來越好。第 3 頁 第 2 章 電路 設(shè)計(jì) 方案 總體 電路 設(shè)計(jì)方案 用 兩 個(gè)可預(yù) 置 數(shù)的減計(jì)數(shù)器組成 兩位 十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器， 通過兩 個(gè)譯碼器 譯碼 和 兩個(gè) LED 數(shù)碼管顯示器 顯示 ， CMOS 電路組成秒信號(hào)發(fā)生器 ，另外有控制 電路，控制器隨著計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的狀態(tài)發(fā) 生改變，計(jì)時(shí)期間，用電器開關(guān)斷開，當(dāng)計(jì)時(shí)完畢時(shí)，用電器開關(guān)閉合，整機(jī)電路方框圖 如圖 21 所示 。 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)系統(tǒng)總框圖 ， 本設(shè)計(jì) 以集成電路 芯片 為核心。 秒信號(hào)是由 555 時(shí)基電路組成的多諧振蕩器構(gòu)成的； 60 分頻器 可由 CC4002 芯片、 兩 個(gè)與門構(gòu)成；倒計(jì)時(shí)的秒分 選擇 可利用一個(gè) 單刀雙擲開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；兩位 減法計(jì)數(shù)器 利用兩 個(gè) CC14522芯片 組成 ； 預(yù)置數(shù)采用兩個(gè)開關(guān)組來實(shí)現(xiàn) ； 而譯碼顯示電路也可通過兩個(gè) CC14543七段 譯碼器和兩個(gè)共陰極數(shù)碼管 構(gòu)成 ；執(zhí)行電路 可由二極管、三極管、電阻和繼電器組成，執(zhí)行電路工作時(shí)由一個(gè) 訊響器 來發(fā)出提示音 。 電路工作時(shí)， 可以先預(yù)置倒計(jì)時(shí)時(shí)間并且用數(shù)碼管顯示出來，然后 由秒信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生秒信號(hào)，秒信號(hào)通過 60 分頻器產(chǎn)生分信號(hào)， 單刀雙擲開關(guān) 進(jìn)行分秒信號(hào)選擇，然后分或秒信號(hào)輸入減法數(shù)器，減法數(shù)器開始動(dòng)作進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)譯碼顯示 減計(jì)數(shù)器 進(jìn)行 預(yù)置數(shù) 60分頻 器 秒 / 分選擇 秒信號(hào) 執(zhí)行 第 4 頁 時(shí)結(jié)束時(shí)減法計(jì)數(shù)器輸出高電平使執(zhí)行電路工作 ，同時(shí) 訊響器 發(fā)出提示音 單元功能模塊設(shè)計(jì) 秒信號(hào)發(fā)生器 秒信號(hào)發(fā)生器可以由門電路、 555時(shí)基電路等構(gòu)成，在此設(shè)計(jì)中，我選用了555 時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器作電路的秒信號(hào)發(fā)生器。 多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。 “多諧 ”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。CMOS 組成的多諧振蕩器在此設(shè)計(jì)中用于產(chǎn)生秒信號(hào)，其原理圖如圖 22 所示。 圖 22 多諧振蕩器 電路的工作原理是： 接通電源后， 555 的 3 腳 (OUT)輸出高電平，其值接 近于電源電壓， 7 腳 (DIS)內(nèi)的晶體管截止，電源 +VCC通過電阻 R2 RP1和 R24給電容 C1充電，電容上的電壓逐漸上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)比較上限 2/3VCC時(shí)，使 555 的 3 腳輸出變?yōu)榈碗娖?，其值接近于電源?fù)極， 7 腳內(nèi)的晶體管變?yōu)轱柡?，電?C1 放電，其電壓開始逐漸下降。當(dāng) 2 腳（ TR ）、 6 腳 (TH)的電壓下降到比較下限 1/3VCC 時(shí)，使 555 的 3腳重新輸出高電平，與此同時(shí) 7 腳內(nèi)的晶體管截止，電容重新開始由電源 +VCC 經(jīng)電阻 R2 RP1和 R24充電。這樣周而復(fù)始，在 555 的 3 腳上輸出矩形振蕩波形。 振蕩周期 T 和頻率 f 的計(jì)算公式如下 ： f =1/T=1/（ R23+RP1+ R24） C1 ln2 因此，只要取合適的值，就可以調(diào)節(jié)振蕩頻率。 第 5 頁 60 分頻器 電路設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中需要分脈沖信號(hào)，而 60 分頻器主要將輸入的秒脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成分脈沖信號(hào)，也就是將秒脈沖信號(hào)的頻率縮小 60 倍，從而得到頻率為 1/60 的分脈沖信號(hào)，提供給電路使其正常工作。 分頻器主要芯片是 CC4024，其管 腳排列 如 圖 23 所 示： 圖 23 CC4024 管腳圖 CC4024 功能 如表 1 所示： 表 1 CD4024 功能表 輸入 輸出 CP CR Q1Q7 ↑ 0 保持 ↓ 0 計(jì)數(shù) 1 清 0 CC4024 功能如表 1所示，當(dāng) CR 端輸入高電平時(shí)，輸出全部為 1（即清 0），而 CP端輸入脈沖為上升沿時(shí)， CC4024 輸出保持不變