一種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，包括：復(fù)位電路、時鐘電路、位選驅(qū)動電路、按鍵截取電路、倒計時電路、報警電路和顯示電路。該實訓(xùn)電路應(yīng)用分立元件進行電路和時序的設(shè)計，能夠幫助學(xué)生理解數(shù)字電路邏輯門，觸發(fā)器，計時器，譯碼器和LED數(shù)碼管芯片的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用，幫助學(xué)生掌握數(shù)字電路設(shè)計的方法：模塊圖的設(shè)計、時序圖的設(shè)計，原理圖的設(shè)計，電路焊接和調(diào)試，電路設(shè)計說明書撰寫；能夠讓學(xué)生充分應(yīng)用學(xué)到的數(shù)電知識，進行倒計時三分計時器電路的設(shè)計；故本實用新型是一個綜合型的實訓(xùn)電路，能夠充分鍛煉學(xué)生的思維，鞏固知識，增強動手能力。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于數(shù)字電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電 路。 -種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電路

【背景技術(shù)】
[0002] 社會需要高技能人才，對于高職各專業(yè)開設(shè)的數(shù)電課程，既要強調(diào)它的理論性，又 要強調(diào)它的實踐性，讓學(xué)生在懂得理論的情況下熟練應(yīng)用，在操作實踐中不斷加強和深化 理論認知。
[0003] 數(shù)電課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程.也是一門理論性、實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ) 課。雖然可以采用多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)來輔助教學(xué)，但是學(xué)生仍然感到很抽象，難以理 解，尤其是實訓(xùn)階段，不能強化理論，加深理解，很難達到學(xué)以致用的目的。雖然現(xiàn)在商業(yè)化 的數(shù)模電實驗臺使用和維護比較便利，但是其在價格方面比較貴，一般一個實訓(xùn)模塊幾千 至IJ幾萬，實訓(xùn)設(shè)備比較大，比較重。其次，設(shè)備的實用性和可操作性不強，有些環(huán)節(jié)已經(jīng)由廠 家代替，學(xué)生不能參與，有些甚至學(xué)生只看見實訓(xùn)模塊的外殼，看不到元器件的具體結(jié)構(gòu)。 這很不利于高技能人才的培養(yǎng)。另外，商業(yè)化的實訓(xùn)模塊很多都是局部功能，驗證性的實 驗，學(xué)生僅僅是被動的接受，不能主動的參與實踐中。可見，研究直觀、經(jīng)濟、實用和綜合性 的數(shù)電教學(xué)實訓(xùn)電路非常重要。
[0004] 倒計時三分計時器數(shù)電實訓(xùn)電路應(yīng)用于數(shù)字電路的實訓(xùn)教學(xué)中，它應(yīng)用分立元件 進行電路和時序的設(shè)計，要求掌握電路芯片的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用，要求掌握數(shù)字電路設(shè)計的 方法：模塊圖的設(shè)計、時序圖的設(shè)計，原理圖的設(shè)計，電路焊接和調(diào)試，電路設(shè)計說明書撰 寫，能夠讓學(xué)生充分的應(yīng)用學(xué)到的數(shù)電知識，進行倒計時三分計時器電路的設(shè)計。它是一個 綜合型的實訓(xùn)電路，能夠充分鍛煉學(xué)生的思維，鞏固知識，增強動手能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種三分倒計時的數(shù)電 計時實訓(xùn)電路，其應(yīng)用分立元件進行電路設(shè)計，能夠幫助學(xué)生理解數(shù)字電路邏輯門，觸發(fā) 器，計時器，譯碼器和LED數(shù)碼管芯片的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生理解數(shù)字電路系統(tǒng) 的分析和設(shè)計，能夠幫助學(xué)會增強實踐動手能力。
[0006] 一種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，包括：復(fù)位電路、時鐘電路、位選驅(qū)動電路、 按鍵截取電路、倒計時電路、報警電路和顯示電路；
[0007] 所述的復(fù)位電路用于生成復(fù)位信號；
[0008] 所述的時鐘電路與復(fù)位電路和倒計時電路相連，其用于生成三路頻率分別為 3. 2768MHz、200Hz 和 1Hz 的時鐘信號；
[0009] 所述的位選驅(qū)動電路與復(fù)位電路和時鐘電路相連，其用于生成兩路片選信號 selO?sell和三路環(huán)形位選信號digO?dig2 ;
[0010] 所述的按鍵截取電路與復(fù)位電路和時鐘電路相連，其在用戶的按鍵作用下產(chǎn)生一 脈寬為o. 5ms的按鍵信號； toon] 所述的倒計時電路與復(fù)位電路、報警電路、時鐘電路和按鍵截取電路相連，其根據(jù) 所述的按鍵信號從三分開始倒計時，輸出置數(shù)信號、反置數(shù)信號、分溢出信號以及四位的分 計時信號、十秒計時信號和秒計時信號；
[0012] 所述的報警電路與倒計時電路、復(fù)位電路和時鐘電路相連，其對1Hz的時鐘信號 進行二分頻產(chǎn)生一 〇. 5Hz的閃爍信號，同時根據(jù)所述的分溢出信號產(chǎn)生封鎖信號以使倒計 時電路停止計時，進而根據(jù)所述的封鎖信號實現(xiàn)蜂鳴報警；
[0013] 所述的顯示電路與倒計時電路、位選驅(qū)動電路、報警電路相連，其根據(jù)所述的閃爍 信號、片選信號、環(huán)形位選信號、分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號通過譯碼對分位、 十秒位以及秒位的計數(shù)值進行數(shù)字顯示。
[0014] 所述的復(fù)位電路包括二極管D1、電阻R1、電解電容C1和兩個施密特觸發(fā)器U1? U2;其中：二極管D1的陰極與電阻R1的一端相連并接電源電壓，二極管D1的陽極與電阻 R1的另一端、施密特觸發(fā)器U1的輸入端和電解電容C1的正極相連，電解電容C1的負極接 地，施密特觸發(fā)器U1的輸出端與施密特觸發(fā)器U2的輸入端相連，施密特觸發(fā)器U2的輸出 端生成復(fù)位信號。
[0015] 所述的時鐘電路包括晶振X、電阻R2、74HC4020分頻器、兩塊74HC161計數(shù)器Z1? Z2、兩個電容C2?C3、三個與門A1?A3、五個反相器B1?Μ和B11 ;其中：晶振X的一 端與電容C2的一端、電阻R2的一端和反相器Β1的輸入端相連，晶振X的另一端與電容C3 的一端、電阻R2的另一端、反相器Β1的輸出端和反相器Β2的輸入端相連，電容C2的另一 端和電容C3的另一端均接地，反相器Β2的輸出端與74HC4020分頻器的時鐘端相連且輸 出3. 2768MHz的時鐘信號，反相器Β3的輸入端接收所述的復(fù)位信號，反相器Β3的輸出端 與74HC4020分頻器的復(fù)位端相連，74HC4020分頻器的最后一級輸出端輸出200Hz的時鐘 信號；與門A1的第一輸入端與反相器Μ的輸出端相連，與門A1的第二輸入端與74HC161 計數(shù)器Ζ1的使能端相連并接收所述的置數(shù)信號，與門Α1的輸出端與兩塊74HC161計數(shù)器 Ζ1?Ζ2的載入端相連，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號，兩塊 74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的控制端接電源電壓，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的時鐘端接收 200Hz的時鐘信號；74HC161計數(shù)器Ζ1的第一輸入端接電源電壓，第二輸入端和第三輸入端 接收所述的反置數(shù)信號，第四輸入端接地，溢出端與反相器Β11的輸入端相連，第四輸出端 與與門Α2的第一輸入端相連；74HC161計數(shù)器Ζ2的第一輸入端和第二輸入端接地，第三輸 入端和第四輸入端接收所述的反置數(shù)信號，第三輸出端與與門Α2的第二輸入端相連，第四 輸出端與與門A3的第二輸入端相連，使能端與反相器Β11的輸出端相連；與門Α2的輸出端 與與門A3的第一輸入端相連，與門A3的輸出端與反相器Μ的輸入端相連且輸出1Hz的時 鐘信號。
[0016] 所述的位選驅(qū)動電路包括與門A4、或門H1、兩個D觸發(fā)器Y1?Y2、三個電阻R3? R5和三個PNP型三極管Q1?Q3 ;其中：與門A4的第一輸入端與D觸發(fā)器Y1的$端和電 阻R4的一端相連且輸出片選信號sell,與門A4的第二輸入端與D觸發(fā)器Y2的Q.端和電 阻R5的一端相連，與門A4的輸出端與D觸發(fā)器Y1的D端和或門H1的第一輸入端相連，兩 個D觸發(fā)器Y1?Y2的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，兩個D觸發(fā)器Y1?Y2的復(fù)位端接 收所述的復(fù)位信號，D觸發(fā)器Y1的Q端與D觸發(fā)器Y2的D端相連，D觸發(fā)器Y2的Q端與 或門H1的第二輸入端相連，或門H1的輸出端與電阻R3的一端相連且輸出片選信號selO， 三個三極管Q1?Q3的發(fā)射極接電源電壓，電阻R3的另一端與三極管Q3的基極相連，電阻 R4的另一端與三極管Q2的基極相連，電阻R5的另一端與三極管Q1的基極相連，三個三極 管Q1?Q3的集電極分別輸出三路環(huán)形位選信號digO?dig2。
[0017] 所述的按鍵截取電路包括電阻R6、電解電容C4、按鍵SW、與門A5、兩個D觸發(fā)器 Y3?Y4和兩個施密特觸發(fā)器U3?U4 ;其中：電阻R6的一端接電源電壓，電阻R6的另一端 與按鍵SW的一端、電解電容C4的正極和施密特觸發(fā)器U3的輸入端相連，按鍵SW的另一端 與電解電容C4的負極相連并接地，施密特觸發(fā)器U3的輸出端與施密特觸發(fā)器U4的輸入端 相連，施密特觸發(fā)器U4的輸出端與D觸發(fā)器Y3的D端相連，D觸發(fā)器Y3的Q端與D觸發(fā) 器Y4的D端和與門A5的第一輸入端相連，兩個D觸發(fā)器Y3?Y4的時鐘端接收200Hz的 時鐘信號，兩個D觸發(fā)器Y3?Y4的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號，D觸發(fā)器Y4的泛端與與 門A5的第二輸入端相連，與門A5的輸出端輸出所述的按鍵信號。
[0018] 所述的倒計時電路包括JK觸發(fā)器K1、三個與門A6?A8、兩個或門H2?H3、三塊 74HC161計數(shù)器Z3?Z5和三個反相器B5?B6和B12 ;其中：JK觸發(fā)器K1的J端和K端 接收所述的按鍵信號，時鐘端接收200Hz的時鐘信號，復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號，Q端與 74HC161計數(shù)器Z3的載入端、與門A6的第二輸入端和與門A7的第二輸入端相連且輸出所 述的置數(shù)信號，$端與74HC161計數(shù)器Z4的第一輸入端和第三輸入端以及74HC161計數(shù)器 Z5的第一輸入端和第四輸入端相連且輸出所述的反置數(shù)信號；與門A6的第一輸入端與反 相器B5的輸出端相連，與門A6的輸出端與或門H2的第一輸入端相連，與門A7的第一輸入 端與反相器B6的輸出端相連，與門A7的輸出端與或門H3的第一輸入端相連，反相器B5的 輸入端與74HC161計數(shù)器Z3的溢出使能端和74HC161計數(shù)器Z4的溢出端相連，反相器B6 的輸入端與74HC161計數(shù)器Z4的溢出使能端和74HC161計數(shù)器Z5的溢出端相連，或門H2 的輸出端與74HC161計數(shù)器Z4的載入端相連，或門H3的輸出端與74HC161計數(shù)器Z5的載 入端相連；與門A8的第一輸入端接收所述的封鎖信號，第二輸入端接收1Hz的時鐘信號，輸 出端與74HC161計數(shù)器Z5的溢出使能端相連；三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5的時鐘端接收 200Hz的時鐘信號，三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號；74HC161 計數(shù)器Z3的第一輸入端和第二輸入端接地，第三輸入端和第四輸入端接電源電壓，溢出端 與反相器B12的輸入端相連，四個輸出端對應(yīng)輸出四位分計時信號；三塊74HC161計數(shù)器 Z3?Z5的計數(shù)使能端以及兩個或門H2?H3第二輸入端均接收分溢出信號；74HC161計 數(shù)器Z4的第二輸入端和第四輸入端接電源電壓，四個輸出端對應(yīng)輸出四位十秒計時信號； 74HC161計數(shù)器Z5的第二輸入端和第三輸入端接電源電壓，四個輸出端對應(yīng)輸出四位秒計 時信號；反相器B12的輸出端輸出所述的分溢出信號。
[0019] 所述的報警電路包括兩個JK觸發(fā)器K2?K3、或門H4、電阻R7、PNP型三極管Q4 和蜂鳴器LS ;其中：兩個JK觸發(fā)器K2?K3的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，兩個JK觸發(fā) 器K2?K3的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號；JK觸發(fā)器K2的J端接收所述的分溢出信號，K 端接收所述的反置數(shù)信號，^端與或門H4的第二輸入端相連且輸出所述的封鎖信號；JK觸 發(fā)器K3的J端和K端接收1Hz的時鐘信號，Q端與或門H4的第一輸入端相連且輸出所述 的閃爍信號；或門H4的輸出端與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與三極管Q4的基極 相連，三極管Q4的發(fā)射極接電源電壓，三極管Q4的集電極與蜂鳴器LS的一端相連，蜂鳴器 LS的另一端接地。
[0020] 所述的顯示電路包括兩塊雙4選1數(shù)據(jù)選擇器S1?S2、四個反相器B7?B10、 74LS247譯碼器、排阻RA和三個LED數(shù)碼管L1?L3 ;其中：數(shù)據(jù)選擇器S1的兩組輸入端分 別接收分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號的前兩位數(shù)碼，兩個選通端分別接收兩路 片選信號selO?sell,兩個使能端均接地，第一輸出端與反相器B7的輸入端相連，第二輸 出端與反相器B8的輸入端相連；數(shù)據(jù)選擇器S2的兩組輸入端分別接收分計時信號、十秒計 時信號和秒計時信號的后兩位數(shù)碼，兩個選通端分別接收兩路片選信號selO?sell，兩個 使能端均接地，第一輸出端與反相器B9的輸入端相連，第二輸出端與反相器B10的輸入端 相連；四個反相器B7?B10的輸出端與74LS247譯碼器的四位輸入端對應(yīng)連接；74LS247 譯碼器的消隱輸入及脈沖消隱輸出端接收所述的閃爍信號，脈沖消隱輸入端和燈測試端接 電源電壓，七段碼輸出端與排阻RA的輸入側(cè)對應(yīng)連接，排阻RA的輸出側(cè)與三個LED數(shù)碼管 L1?L3的輸入側(cè)對應(yīng)連接，三個LED數(shù)碼管L1?L3的選通端分別接收三路環(huán)形位選信號 digO ?dig2。
[0021] 本實用新型倒計時三分計時器數(shù)電實訓(xùn)電路應(yīng)用分立元件進行電路設(shè)計，集合了 邏輯門，觸發(fā)器，計時器，譯碼器和LED數(shù)碼管芯片等的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生理 解數(shù)字電路系統(tǒng)的分析和設(shè)計，能夠幫助學(xué)會增強實踐動手能力。要求掌握電路芯片的結(jié) 構(gòu)原理和應(yīng)用，要求掌握數(shù)字電路設(shè)計的方法：模塊圖的設(shè)計、時序圖的設(shè)計，原理圖的設(shè) 計，電路焊接和調(diào)試、測試，電路設(shè)計說明書撰寫，能夠讓學(xué)生充分的應(yīng)用學(xué)到的數(shù)電知識， 進行倒計時三分計時器電路的設(shè)計。故本實用新型是一個綜合型的實訓(xùn)電路，能夠充分鍛 煉學(xué)生的思維，鞏固知識，增強動手能力。
[0022] 同時本實用新型具有直觀性強、經(jīng)濟型好、體積小的特點，其價格便宜，僅僅需要 幾百元，就可以設(shè)計制作出一個功能完備實訓(xùn)設(shè)備，它將教學(xué)設(shè)計、教學(xué)裝置、實訓(xùn)設(shè)備多 方面的功能合為一體，不僅節(jié)約成本，節(jié)約空間，設(shè)備操作性強，學(xué)生自身參與各個環(huán)節(jié)的 設(shè)計和制作，能夠真正提高學(xué)生的動手能力和解決問題的能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖3為時鐘電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖4為位選驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖5為按鍵截取電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖6為倒計時電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖7為報警電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖8為顯示電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0031] 為了更為具體地描述本實用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本實用新型的 技術(shù)方案進行詳細說明。
[0032] 如圖1所示，一種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，包括：復(fù)位電路、時鐘電路、位 選驅(qū)動電路、按鍵截取電路、倒計時電路、報警電路和顯示電路。
[0033] 復(fù)位電路用于生成復(fù)位信號；本實施方式中，復(fù)位電路包括二極管D1、電阻R1、電 解電容C1和兩個施密特觸發(fā)器U1?U2,如圖2所示；其中：二極管D1的陰極與電阻R1的 一端相連并接電源電壓，二極管D1的陽極與電阻R1的另一端、施密特觸發(fā)器U1的輸入端 和電解電容C1的正極相連，電解電容C1的負極接地，施密特觸發(fā)器U1的輸出端與施密特 觸發(fā)器U2的輸入端相連，施密特觸發(fā)器U2的輸出端生成復(fù)位信號。本復(fù)位電路應(yīng)用電阻、 電容和二極管獲得上電瞬間的低電平信號，通過兩塊施密特觸發(fā)器74HC14去抖動獲得一 個清晰的低電平復(fù)位信號。
[0034] 時鐘電路與復(fù)位電路和倒計時電路相連，其用于生成三路頻率分別為3. 2768MHz、 200Hz和1Hz的時鐘信號；本實施方式中，時鐘電路包括晶振X、電阻R2、74HC4020分頻器、 兩塊74HC161計數(shù)器Z1?Z2、兩個電容C2?C3、三個與門A1?A3、五個反相器B1?B4 和B11，如圖3所不；其中：晶振X的一端與電容C2的一端、電阻R2的一端和反相器B1的 輸入端相連，晶振X的另一端與電容C3的一端、電阻R2的另一端、反相器B1的輸出端和反 相器B2的輸入端相連，電容C2的另一端和電容C3的另一端均接地，反相器B2的輸出端與 74HC4020分頻器的時鐘端相連且輸出3. 2768MHz的時鐘信號，反相器B3的輸入端接收復(fù)位 信號，反相器B3的輸出端與74HC4020分頻器的復(fù)位端相連，74HC4020分頻器的最后一級輸 出端輸出200Hz的時鐘信號；與門A1的第一輸入端與反相器Μ的輸出端相連，與門A1的 第二輸入端與74HC161計數(shù)器Ζ1的使能端相連并接收置數(shù)信號，與門Α1的輸出端與兩塊 74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的載入端相連，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的復(fù)位端接收復(fù)位信 號，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的控制端接電源電壓，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的時 鐘端接收200Hz的時鐘信號；74HC161計數(shù)器Ζ1的第一輸入端接電源電壓，第二輸入端和 第三輸入端接收反置數(shù)信號，第四輸入端接地，溢出端與反相器B11的輸入端相連，第四輸 出端與與門A2的第一輸入端相連；74HC161計數(shù)器Z2的第一輸入端和第二輸入端接地，第 三輸入端和第四輸入端接收反置數(shù)信號，第三輸出端與與門A2的第二輸入端相連，第四輸 出端與與門A3的第二輸入端相連，使能端與反相器B11的輸出端相連；與門A2的輸出端與 與門A3的第一輸入端相連，與門A3的輸出端與反相器Μ的輸入端相連且輸出1Hz的時鐘 信號。本時鐘電路包含振蕩電路和分頻電路兩塊，振蕩電路應(yīng)用晶振、反相器74HC04、電阻 和電容自激振蕩產(chǎn)生3. 2768MHz的振蕩方波信號，分頻電路分別應(yīng)用分頻器74HC4020、計 數(shù)器74HC161進行分頻分別產(chǎn)生了 200Hz、1Hz的時鐘信號。
[0035] 位選驅(qū)動電路與復(fù)位電路和時鐘電路相連，其用于生成兩路片選信號selO? sell和三路環(huán)形位選信號digO?dig2 ;本實施方式中，位選驅(qū)動電路包括與門A4、或門 H1、兩個D觸發(fā)器Y1?Y2、三個電阻R3?R5和三個PNP型三極管Q1?Q3,如圖4所示； 其中：與門A4的第一輸入端與D觸發(fā)器Y1的Q.端和電阻R4的一端相連且輸出片選信號 sell,與門A4的第二輸入端與D觸發(fā)器Y2的Q.端和電阻R5的一端相連，與門A4的輸出端 與D觸發(fā)器Y1的D端和或門H1的第一輸入端相連，兩個D觸發(fā)器Y1?Y2的時鐘端接收 200Hz的時鐘信號，兩個D觸發(fā)器Y1?Y2的復(fù)位端接收復(fù)位信號，D觸發(fā)器Y1的Q端與D 觸發(fā)器Y2的D端相連，D觸發(fā)器Y2的Q端與或門HI的第二輸入端相連，或門HI的輸出端 與電阻R3的一端相連且輸出片選信號selO,三個三極管Q1?Q3的發(fā)射極接電源電壓，電 阻R3的另一端與三極管Q3的基極相連，電阻R4的另一端與三極管Q2的基極相連，電阻R5 的另一端與三極管Q1的基極相連，三個三極管Q1?Q3的集電極分別輸出三路環(huán)形位選信 號digO?dig2。本位選驅(qū)動電路應(yīng)用D觸發(fā)器74HC74、或門74HC32產(chǎn)生三進制的SEL0和 SEL1片選信號，同時運用三極管2SA1015進行驅(qū)動生成三路環(huán)形位選信號digO?dig2。
[0036] 按鍵截取電路與復(fù)位電路和時鐘電路相連，其在用戶的按鍵作用下產(chǎn)生一脈寬為 0. 5ms的按鍵信號；本實施方式中，按鍵截取電路包括電阻R6、電解電容C4、按鍵SW、與門 A5、兩個D觸發(fā)器Y3?Y4和兩個施密特觸發(fā)器U3?U4,如圖5所示；其中：電阻R6的一 端接電源電壓，電阻R6的另一端與按鍵SW的一端、電解電容C4的正極和施密特觸發(fā)器U3 的輸入端相連，按鍵SW的另一端與電解電容C4的負極相連并接地，施密特觸發(fā)器U3的輸 出端與施密特觸發(fā)器U4的輸入端相連，施密特觸發(fā)器U4的輸出端與D觸發(fā)器Y3的D端相 連，D觸發(fā)器Y3的Q端與D觸發(fā)器Y4的D端和與門A5的第一輸入端相連，兩個D觸發(fā)器 Y3?Y4的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，兩個D觸發(fā)器Y3?Y4的復(fù)位端接收復(fù)位信號，D 觸發(fā)器Y4的^端與與門A5的第二輸入端相連，與門A5的輸出端輸出按鍵信號。本按鍵截 取電路采用電阻、電容、按鈕和施密特觸發(fā)器74HC14去抖動得到低電平按鍵信號，再通過D 觸發(fā)器74HC74、與門電路74HC08的信號截取得到一個時鐘寬度（0. 5mS)的按鍵信號。
[0037] 倒計時電路與復(fù)位電路、報警電路、時鐘電路和按鍵截取電路相連，其根據(jù)按鍵信 號從三分開始倒計時，輸出置數(shù)信號、反置數(shù)信號、分溢出信號以及四位的分計時信號、十 秒計時信號和秒計時信號；本實施方式中，倒計時電路包括JK觸發(fā)器K1、三個與門A6? A8、兩個或門H2?H3、三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5和三個反相器B5?B6和B12,如圖6 所示；其中JK觸發(fā)器K1的J端和K端接收按鍵信號，時鐘端接收200Hz的時鐘信號，復(fù)位 端接收復(fù)位信號，Q端與74HC161計數(shù)器Z3的載入端、與門A6的第二輸入端和與門A7的第 二輸入端相連且輸出置數(shù)信號，G端與74HC161計數(shù)器Z4的第一輸入端和第三輸入端以及 74HC161計數(shù)器Z5的第一輸入端和第四輸入端相連且輸出反置數(shù)信號；與門A6的第一輸 入端與反相器B5的輸出端相連，與門A6的輸出端與或門H2的第一輸入端相連，與門A7的 第一輸入端與反相器B6的輸出端相連，與門A7的輸出端與或門H3的第一輸入端相連，反 相器B5的輸入端與74HC161計數(shù)器Z3的溢出使能端和74HC161計數(shù)器Z4的溢出端相連， 反相器B6的輸入端與74HC161計數(shù)器Z4的溢出使能端和74HC161計數(shù)器Z5的溢出端相 連，或門H2的輸出端與74HC161計數(shù)器Z4的載入端相連，或門H3的輸出端與74HC161計 數(shù)器Z5的載入端相連；與門A8的第一輸入端接收封鎖信號，第二輸入端接收1Hz的時鐘信 號，輸出端與74HC161計數(shù)器Z5的溢出使能端相連；三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5的時鐘 端接收200Hz的時鐘信號，三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5的復(fù)位端接收復(fù)位信號；74HC161 計數(shù)器Z3的第一輸入端和第二輸入端接地，第三輸入端和第四輸入端接電源電壓，溢出端 與反相器B12的輸入端相連，四個輸出端對應(yīng)輸出四位分計時信號；三塊74HC161計數(shù)器 Z3?Z5的計數(shù)使能端以及兩個或門H2?H3第二輸入端均接收分溢出信號；74HC161計 數(shù)器Z4的第二輸入端和第四輸入端接電源電壓，四個輸出端對應(yīng)輸出四位十秒計時信號； 74HC161計數(shù)器Z5的第二輸入端和第三輸入端接電源電壓，四個輸出端對應(yīng)輸出四位秒計 時信號；反相器B12的輸出端輸出分溢出信號。本倒計數(shù)電路當(dāng)按鍵按下時，分別將3、0、0 載入三塊計數(shù)器74HC161中然后開始倒計時，三塊74HC161分別對1分、10秒、1秒進行倒 計時。
[0038] 報警電路與倒計時電路、復(fù)位電路和時鐘電路相連，其對1Hz的時鐘信號進行二 分頻產(chǎn)生一 0. 5Hz的閃爍信號，同時根據(jù)分溢出信號產(chǎn)生封鎖信號以使倒計時電路停止計 時，進而根據(jù)封鎖信號實現(xiàn)蜂鳴報警；本實施方式中，報警電路包括兩個JK觸發(fā)器K2? K3、或門H4、電阻R7、PNP型三極管Q4和蜂鳴器LS，如圖7所示；其中：兩個JK觸發(fā)器K2? K3的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，兩個JK觸發(fā)器K2?K3的復(fù)位端接收復(fù)位信號；JK觸 發(fā)器K2的J端接收分溢出信號，K端接收反置數(shù)信號，0端與或門H4的第二輸入端相連且 輸出封鎖信號JK觸發(fā)器K3的J端和K端接收1Hz的時鐘信號，Q端與或門H4的第一輸入 端相連且輸出閃爍信號；或門H4的輸出端與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與三極 管Q4的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極接電源電壓，三極管Q4的集電極與蜂鳴器LS的一端 相連，蜂鳴器LS的另一端接地。本報警電路當(dāng)?shù)褂嫊r電路中Z3計時溢出時，利用JK觸發(fā) 器74HC73產(chǎn)生timeout去關(guān)斷倒計時電路中Z5的計時。同時74HC73產(chǎn)生0. 5Hz的信號 給與門74HC32,然后由三極管2SA1015驅(qū)動蜂鳴器報警，3分計時時間到。
[0039] 顯示電路與倒計時電路、位選驅(qū)動電路、報警電路相連，其根據(jù)閃爍信號、片選信 號、環(huán)形位選信號、分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號通過譯碼對分位、十秒位以及 秒位的計數(shù)值進行數(shù)字顯示；本實施方式中，顯示電路包括兩塊雙4選1數(shù)據(jù)選擇器S1? S2、四個反相器B7?B10、74LS247譯碼器、排阻RA和三個LED數(shù)碼管L1?L3,如圖8所 示；其中：數(shù)據(jù)選擇器S1的兩組輸入端分別接收分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號 的前兩位數(shù)碼，兩個選通端分別接收兩路片選信號selO?sell，兩個使能端均接地，第一 輸出端與反相器B7的輸入端相連，第二輸出端與反相器B8的輸入端相連；數(shù)據(jù)選擇器S2 的兩組輸入端分別接收分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號的后兩位數(shù)碼，兩個選通 端分別接收兩路片選信號selO?sell，兩個使能端均接地，第一輸出端與反相器B9的輸入 端相連，第二輸出端與反相器B10的輸入端相連；四個反相器B7?B10的輸出端與74LS247 譯碼器的四位輸入端對應(yīng)連接；74LS247譯碼器的消隱輸入及脈沖消隱輸出端接收閃爍信 號，脈沖消隱輸入端和燈測試端接電源電壓，七段碼輸出端與排阻RA的輸入側(cè)對應(yīng)連接， 排阻RA的輸出側(cè)與三個LED數(shù)碼管L1?L3的輸入側(cè)對應(yīng)連接，三個LED數(shù)碼管L1?L3 的選通端分別接收三路環(huán)形位選信號digO?dig2。本顯示電路應(yīng)用兩塊雙4選1數(shù)據(jù)選 擇器74HC153進行3位顯示數(shù)字的片選，同時應(yīng)用譯碼電路74LS247、排阻898-3-R330和八 段數(shù)碼管SM410501K進行3位數(shù)字的動態(tài)顯示。
[0040] 本實施方式應(yīng)用了數(shù)字電路邏輯門：與非門74HC04、與門74HC08、或非門74HC32 ; 應(yīng)用到了觸發(fā)器：D觸發(fā)器74HC74、JK觸發(fā)器74HC73,斯密特觸發(fā)器觸發(fā)器74HC14 ;應(yīng)用 到了計時電路觸發(fā)器74HC161，片選觸發(fā)器74HC153,譯碼電路觸發(fā)器74LS247,八段數(shù)碼管 SM410501K，還應(yīng)用了按鍵截取電路和復(fù)位電路，三極管和二極管等。涉及到數(shù)字電路的很 多方面，是一種幫助理解、強化數(shù)字電路知識，增強邏輯思維能力和動手能力的綜合型實訓(xùn) 電路。
【權(quán)利要求】
1. 一種三分倒計時的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，包括：復(fù)位電路、時鐘電路、位選驅(qū)動電路、 按鍵截取電路、倒計時電路、報警電路和顯示電路；其特征在于： 所述的復(fù)位電路用于生成復(fù)位信號； 所述的時鐘電路與復(fù)位電路和倒計時電路相連，其用于生成三路頻率分別為 3. 2768MHz、200Hz 和 1Hz 的時鐘信號； 所述的位選驅(qū)動電路與復(fù)位電路和時鐘電路相連，其用于生成兩路片選信號selO? sell和三路環(huán)形位選信號digO?dig2 ; 所述的按鍵截取電路與復(fù)位電路和時鐘電路相連，其在用戶的按鍵作用下產(chǎn)生一脈寬 為0. 5ms的按鍵信號； 所述的倒計時電路與復(fù)位電路、報警電路、時鐘電路和按鍵截取電路相連，其根據(jù)所述 的按鍵信號從三分開始倒計時，輸出置數(shù)信號、反置數(shù)信號、分溢出信號以及四位的分計時 信號、十秒計時信號和秒計時信號； 所述的報警電路與倒計時電路、復(fù)位電路和時鐘電路相連，其對1Hz的時鐘信號進行 二分頻產(chǎn)生一 0. 5Hz的閃爍信號，同時根據(jù)所述的分溢出信號產(chǎn)生封鎖信號以使倒計時電 路停止計時，進而根據(jù)所述的封鎖信號實現(xiàn)蜂鳴報警； 所述的顯示電路與倒計時電路、位選驅(qū)動電路、報警電路相連，其根據(jù)所述的閃爍信 號、片選信號、環(huán)形位選信號、分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號通過譯碼對分位、十 秒位以及秒位的計數(shù)值進行數(shù)字顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的復(fù)位電路包括二極 管D1、電阻R1、電解電容C1和兩個施密特觸發(fā)器U1?U2 ;其中：二極管D1的陰極與電阻 R1的一端相連并接電源電壓，二極管D1的陽極與電阻R1的另一端、施密特觸發(fā)器U1的輸 入端和電解電容C1的正極相連，電解電容C1的負極接地，施密特觸發(fā)器U1的輸出端與施 密特觸發(fā)器U2的輸入端相連，施密特觸發(fā)器U2的輸出端生成復(fù)位信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的時鐘電路包括晶振 X、電阻R2、74HC4020分頻器、兩塊74HC161計數(shù)器Z1?Z2、兩個電容C2?C3、三個與門 A1?A3、五個反相器B1?Μ和B11 ;其中：晶振X的一端與電容C2的一端、電阻R2的一 端和反相器Β1的輸入端相連，晶振X的另一端與電容C3的一端、電阻R2的另一端、反相 器Β1的輸出端和反相器Β2的輸入端相連，電容C2的另一端和電容C3的另一端均接地，反 相器Β2的輸出端與74HC4020分頻器的時鐘端相連且輸出3. 2768MHz的時鐘信號，反相器 B3的輸入端接收所述的復(fù)位信號，反相器B3的輸出端與74HC4020分頻器的復(fù)位端相連， 74HC4020分頻器的最后一級輸出端輸出200Hz的時鐘信號；與門A1的第一輸入端與反相 器Μ的輸出端相連，與門A1的第二輸入端與74HC161計數(shù)器Z1的使能端相連并接收所述 的置數(shù)信號，與門Α1的輸出端與兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的載入端相連，兩塊74HC161 計數(shù)器Ζ1?Ζ2的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的控制端接 電源電壓，兩塊74HC161計數(shù)器Ζ1?Ζ2的時鐘端接收200Hz的時鐘信號；74HC161計數(shù) 器Z1的第一輸入端接電源電壓，第二輸入端和第三輸入端接收所述的反置數(shù)信號，第四輸 入端接地，溢出端與反相器B11的輸入端相連，第四輸出端與與門A2的第一輸入端相連； 74HC161計數(shù)器Z2的第一輸入端和第二輸入端接地，第三輸入端和第四輸入端接收所述的 反置數(shù)信號，第三輸出端與與門A2的第二輸入端相連，第四輸出端與與門A3的第二輸入端 相連，使能端與反相器B11的輸出端相連；與門A2的輸出端與與門A3的第一輸入端相連， 與門A3的輸出端與反相器Μ的輸入端相連且輸出1Hz的時鐘信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的位選驅(qū)動電路包括 與門A4、或門H1、兩個D觸發(fā)器Y1?Y2、三個電阻R3?R5和三個PNP型三極管Q1?Q3 ; 其中：與門A4的第一輸入端與D觸發(fā)器Y1的Q.端和電阻R4的一端相連且輸出片選信號 sell,與門A4的第二輸入端與D觸發(fā)器Y2的端和電阻R5的一端相連，與門A4的輸出端 與D觸發(fā)器Y1的D端和或門H1的第一輸入端相連，兩個D觸發(fā)器Y1?Y2的時鐘端接收 200Hz的時鐘信號，兩個D觸發(fā)器Y1?Y2的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號，D觸發(fā)器Y1的Q 端與D觸發(fā)器Y2的D端相連，D觸發(fā)器Y2的Q端與或門H1的第二輸入端相連，或門H1的 輸出端與電阻R3的一端相連且輸出片選信號selO,三個三極管Q1?Q3的發(fā)射極接電源電 壓，電阻R3的另一端與三極管Q3的基極相連，電阻R4的另一端與三極管Q2的基極相連， 電阻R5的另一端與三極管Q1的基極相連，三個三極管Q1?Q3的集電極分別輸出三路環(huán) 形位選信號digO?dig2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的按鍵截取電路包括 電阻R6、電解電容C4、按鍵SW、與門A5、兩個D觸發(fā)器Y3?Y4和兩個施密特觸發(fā)器U3? U4 ;其中：電阻R6的一端接電源電壓，電阻R6的另一端與按鍵SW的一端、電解電容C4的正 極和施密特觸發(fā)器U3的輸入端相連，按鍵SW的另一端與電解電容C4的負極相連并接地， 施密特觸發(fā)器U3的輸出端與施密特觸發(fā)器U4的輸入端相連，施密特觸發(fā)器U4的輸出端與 D觸發(fā)器Y3的D端相連，D觸發(fā)器Y3的Q端與D觸發(fā)器Y4的D端和與門A5的第一輸入端 相連，兩個D觸發(fā)器Y3?Y4的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，兩個D觸發(fā)器Y3?Y4的復(fù) 位端接收所述的復(fù)位信號，D觸發(fā)器Y4的0端與與門A5的第二輸入端相連，與門A5的輸 出端輸出所述的按鍵信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的倒計時電路包括JK 觸發(fā)器K1、三個與門A6?A8、兩個或門H2?H3、三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5和三個反 相器B5?B6和B12 ;其中：JK觸發(fā)器K1的J端和K端接收所述的按鍵信號，時鐘端接收 200Hz的時鐘信號，復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號，Q端與74HC161計數(shù)器Z3的載入端、與門 A6的第二輸入端和與門A7的第二輸入端相連且輸出所述的置數(shù)信號，^端與74HC161計數(shù) 器Z4的第一輸入端和第三輸入端以及74HC161計數(shù)器Z5的第一輸入端和第四輸入端相連 且輸出所述的反置數(shù)信號；與門A6的第一輸入端與反相器B5的輸出端相連，與門A6的輸 出端與或門H2的第一輸入端相連，與門A7的第一輸入端與反相器B6的輸出端相連，與門 A7的輸出端與或門H3的第一輸入端相連，反相器B5的輸入端與74HC161計數(shù)器Z3的溢出 使能端和74HC161計數(shù)器Z4的溢出端相連，反相器B6的輸入端與74HC161計數(shù)器Z4的溢 出使能端和74HC161計數(shù)器Z5的溢出端相連，或門H2的輸出端與74HC161計數(shù)器Z4的載 入端相連，或門H3的輸出端與74HC161計數(shù)器Z5的載入端相連；與門A8的第一輸入端接 收所述的封鎖信號，第二輸入端接收1Hz的時鐘信號，輸出端與74HC161計數(shù)器Z5的溢出 使能端相連；三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，三塊74HC161 計數(shù)器Z3?Z5的復(fù)位端接收所述的復(fù)位信號；74HC161計數(shù)器Z3的第一輸入端和第二輸 入端接地，第三輸入端和第四輸入端接電源電壓，溢出端與反相器B12的輸入端相連，四個 輸出端對應(yīng)輸出四位分計時信號；三塊74HC161計數(shù)器Z3?Z5的計數(shù)使能端以及兩個或 門H2?H3第二輸入端均接收分溢出信號；74HC161計數(shù)器Z4的第二輸入端和第四輸入端 接電源電壓，四個輸出端對應(yīng)輸出四位十秒計時信號；74HC161計數(shù)器Z5的第二輸入端和 第三輸入端接電源電壓，四個輸出端對應(yīng)輸出四位秒計時信號；反相器B12的輸出端輸出 所述的分溢出信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的報警電路包括兩個 JK觸發(fā)器K2?K3、或門H4、電阻R7、PNP型三極管Q4和蜂鳴器LS ;其中：兩個JK觸發(fā)器 K2?K3的時鐘端接收200Hz的時鐘信號，兩個JK觸發(fā)器K2?K3的復(fù)位端接收所述的復(fù) 位信號；JK觸發(fā)器K2的J端接收所述的分溢出信號，K端接收所述的反置數(shù)信號，泛端與 或門H4的第二輸入端相連且輸出所述的封鎖信號；JK觸發(fā)器K3的J端和K端接收1Hz的 時鐘信號，Q端與或門H4的第一輸入端相連且輸出所述的閃爍信號；或門H4的輸出端與電 阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與三極管Q4的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極接電源電 壓，三極管Q4的集電極與蜂鳴器LS的一端相連，蜂鳴器LS的另一端接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)電計時實訓(xùn)電路，其特征在于：所述的顯示電路包括兩塊 雙4選1數(shù)據(jù)選擇器S1?S2、四個反相器B7?BKK74LS247譯碼器、排阻RA和三個LED 數(shù)碼管L1?L3 ;其中：數(shù)據(jù)選擇器S1的兩組輸入端分別接收分計時信號、十秒計時信號和 秒計時信號的前兩位數(shù)碼，兩個選通端分別接收兩路片選信號selO?sell，兩個使能端均 接地，第一輸出端與反相器B7的輸入端相連，第二輸出端與反相器B8的輸入端相連；數(shù)據(jù) 選擇器S2的兩組輸入端分別接收分計時信號、十秒計時信號和秒計時信號的后兩位數(shù)碼， 兩個選通端分別接收兩路片選信號selO?sell，兩個使能端均接地，第一輸出端與反相器 B9的輸入端相連，第二輸出端與反相器B10的輸入端相連；四個反相器B7?B10的輸出端 與74LS247譯碼器的四位輸入端對應(yīng)連接；74LS247譯碼器的消隱輸入及脈沖消隱輸出端 接收所述的閃爍信號，脈沖消隱輸入端和燈測試端接電源電壓，七段碼輸出端與排阻RA的 輸入側(cè)對應(yīng)連接，排阻RA的輸出側(cè)與三個LED數(shù)碼管L1?L3的輸入側(cè)對應(yīng)連接，三個LED 數(shù)碼管L1?L3的選通端分別接收三路環(huán)形位選信號digO?dig2。
【文檔編號】H03K23/40GK203896331SQ201420221512
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】唐美玲 申請人:杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院