文档介绍：3位数字显示计时定时器
1 3位数字显示计时定时器概述
3位数字显示计时定时器是一个典型的利用数字系统的例子。所谓数字系统,是指由若干数字电路及逻辑部件组成并且能够进行采集、加工、处理及传送数字信号的设备。一个完整的数字系统通常由输入电路、输出电路、控制电路、若干个子系统和时基电路等部分组成。而本课题中设计的3位数字显示计时定时器则分别有4个子系统组成:秒脉冲时间标准产生电路、计数器、译码器和显示器、开机自动清零电路、计时启停控制电路。
该数字系统具有计时功能。能随时控制计时器的启动和停止,保持计时显示结果。还具备开机自动复零功能。它的最大显示时间为9分59秒,计时和定时时间都是精确到秒。
2 3位数字显示计时定时器系统设计

由技术指标要求可知,该数字系统的功能主要是实现可控计时和定时报警。为此,可将系统分解为下列几个部分组成:
(1)秒脉冲时间标准产生电路。由振荡器产生固定频率的矩形脉冲经分频器获得秒脉冲,提供计时和定时的时间标准(时标信号)。
(2)计数器、译码器和显示器。由于最大计时器容量为9分59秒,因此,需要3位计数器。最低位为秒个位,次低位为秒十位,最高位为分位。秒个位对输入的秒脉冲进行计数,其进位信号送至秒十位计数,最后送给分位计数,并通过译码器和显示器显示出所计的时间。
(3)开机自动清零电路。提供开机清零信号,使电路的初态为0态。
(4)计时启停控制电路。提供控制振荡信号能否进入分频器的控制信号。
振荡器
分频器
计数器
显示器译码器
计时启停控制
开机自动清零

图一计时定时器总体方框图

秒脉冲时标信号产生电路
选用由CMOS集成门组成的RC振荡电路,以产生固定频率的矩形脉冲信号,经分频器分频后输出为1Hz的秒脉冲时标信号。电路如图二所示。
振荡电路生成的脉冲对动态扫描显示电路影响不大,这里选用门电路构成的多谐振荡器输出的脉冲作用为节拍发生器的时钟。如图三所示是由4096构成的方波自激振荡器电路。Rt是振荡电阻,Ct是振荡电容,Rs是补充电阻。
设非门的阈值电压是UTH。设在t=0,Uil=0小于UTH,G1门关闭,U01为高电平VDD,G2门开通,U0跃为低电平。这时,U01的高电平经Rt会对电容Ct充电,随着充电过程的继续,A点电压按指数上升,同时Uil也会随着指数上升。当Uil大于阈值UTH时,G1门开通U01跃为低电平,U0跃为高电平VDD,Ct开始放电,随后因为U01跃为高电平又开始反向放电,这时Uil又以指数规律下降,当小于阈值电压UTH时,U01又变为高电平VDD。如此反复就可输出矩形震荡波。振荡频率为
f=1/
。
图二秒脉冲时标信号产生电路
图三门电路构成的多谐振荡器
计数器和译码显示器
计数部分采用3位数计数器。计数体制分别为:秒个位计数应逢十进一,秒十位计数应逢六进一,分别计数应逢十进一。其中这里重点介绍一下十进制同步加/减计数器。
CC4518为BCD加计数器,该器件由两个相同的同步4级计数器组成。计数器为D型触发器。具有内部可交换CP和EN线,用于在时钟上升沿或下降沿加计数。在单个单元运算中,EN输入保持高电平, 且在C