一种三分倒计时的数电计时实训电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三分倒计时的数电计时实训电路，包括：复位电路、时钟电路、位选驱动电路、按键截取电路、倒计时电路、报警电路和显示电路。该实训电路应用分立元件进行电路和时序的设计，能够帮助学生理解数字电路逻辑门，触发器，计时器，译码器和LED数码管芯片的结构原理和应用，帮助学生掌握数字电路设计的方法：模块图的设计、时序图的设计，原理图的设计，电路焊接和调试，电路设计说明书撰写；能够让学生充分应用学到的数电知识，进行倒计时三分计时器电路的设计；故本实用新型是一个综合型的实训电路，能够充分锻炼学生的思维，巩固知识，增强动手能力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于数字电路【技术领域】，具体涉及一种三分倒计时的数电计时实训电 路。 -种三分倒计时的数电计时实训电路
【背景技术】
[0002] 社会需要高技能人才，对于高职各专业开设的数电课程，既要强调它的理论性，又 要强调它的实践性，让学生在懂得理论的情况下熟练应用，在操作实践中不断加强和深化 理论认知。
[0003] 数电课程是一门重要的专业基础课程.也是一门理论性、实践性较强的专业基础 课。虽然可以采用多媒体技术和仿真技术来辅助教学，但是学生仍然感到很抽象，难以理 解，尤其是实训阶段，不能强化理论，加深理解，很难达到学以致用的目的。虽然现在商业化 的数模电实验台使用和维护比较便利，但是其在价格方面比较贵，一般一个实训模块几千 至IJ几万，实训设备比较大，比较重。其次，设备的实用性和可操作性不强，有些环节已经由厂 家代替，学生不能参与，有些甚至学生只看见实训模块的外壳，看不到元器件的具体结构。 这很不利于高技能人才的培养。另外，商业化的实训模块很多都是局部功能，验证性的实 验，学生仅仅是被动的接受，不能主动的参与实践中。可见，研究直观、经济、实用和综合性 的数电教学实训电路非常重要。
[0004] 倒计时三分计时器数电实训电路应用于数字电路的实训教学中，它应用分立元件 进行电路和时序的设计，要求掌握电路芯片的结构原理和应用，要求掌握数字电路设计的 方法：模块图的设计、时序图的设计，原理图的设计，电路焊接和调试，电路设计说明书撰 写，能够让学生充分的应用学到的数电知识，进行倒计时三分计时器电路的设计。它是一个 综合型的实训电路，能够充分锻炼学生的思维，巩固知识，增强动手能力。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种三分倒计时的数电 计时实训电路，其应用分立元件进行电路设计，能够帮助学生理解数字电路逻辑门，触发 器，计时器，译码器和LED数码管芯片的结构原理和应用，能够帮助学生理解数字电路系统 的分析和设计，能够帮助学会增强实践动手能力。
[0006] 一种三分倒计时的数电计时实训电路，包括：复位电路、时钟电路、位选驱动电路、 按键截取电路、倒计时电路、报警电路和显示电路；
[0007] 所述的复位电路用于生成复位信号；
[0008] 所述的时钟电路与复位电路和倒计时电路相连，其用于生成三路频率分别为 3. 2768MHz、200Hz 和 1Hz 的时钟信号；
[0009] 所述的位选驱动电路与复位电路和时钟电路相连，其用于生成两路片选信号 selO?sell和三路环形位选信号digO?dig2 ;
[0010] 所述的按键截取电路与复位电路和时钟电路相连，其在用户的按键作用下产生一 脉宽为o. 5ms的按键信号； toon] 所述的倒计时电路与复位电路、报警电路、时钟电路和按键截取电路相连，其根据 所述的按键信号从三分开始倒计时，输出置数信号、反置数信号、分溢出信号以及四位的分 计时信号、十秒计时信号和秒计时信号；
[0012] 所述的报警电路与倒计时电路、复位电路和时钟电路相连，其对1Hz的时钟信号 进行二分频产生一 〇. 5Hz的闪烁信号，同时根据所述的分溢出信号产生封锁信号以使倒计 时电路停止计时，进而根据所述的封锁信号实现蜂鸣报警；
[0013] 所述的显示电路与倒计时电路、位选驱动电路、报警电路相连，其根据所述的闪烁 信号、片选信号、环形位选信号、分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号通过译码对分位、 十秒位以及秒位的计数值进行数字显示。
[0014] 所述的复位电路包括二极管D1、电阻R1、电解电容C1和两个施密特触发器U1? U2;其中：二极管D1的阴极与电阻R1的一端相连并接电源电压，二极管D1的阳极与电阻 R1的另一端、施密特触发器U1的输入端和电解电容C1的正极相连，电解电容C1的负极接 地，施密特触发器U1的输出端与施密特触发器U2的输入端相连，施密特触发器U2的输出 端生成复位信号。
[0015] 所述的时钟电路包括晶振X、电阻R2、74HC4020分频器、两块74HC161计数器Z1? Z2、两个电容C2?C3、三个与门A1?A3、五个反相器B1?Μ和B11 ;其中：晶振X的一 端与电容C2的一端、电阻R2的一端和反相器Β1的输入端相连，晶振X的另一端与电容C3 的一端、电阻R2的另一端、反相器Β1的输出端和反相器Β2的输入端相连，电容C2的另一 端和电容C3的另一端均接地，反相器Β2的输出端与74HC4020分频器的时钟端相连且输 出3. 2768MHz的时钟信号，反相器Β3的输入端接收所述的复位信号，反相器Β3的输出端 与74HC4020分频器的复位端相连，74HC4020分频器的最后一级输出端输出200Hz的时钟 信号；与门A1的第一输入端与反相器Μ的输出端相连，与门A1的第二输入端与74HC161 计数器Ζ1的使能端相连并接收所述的置数信号，与门Α1的输出端与两块74HC161计数器 Ζ1?Ζ2的载入端相连，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的复位端接收所述的复位信号，两块 74HC161计数器Ζ1?Ζ2的控制端接电源电压，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的时钟端接收 200Hz的时钟信号；74HC161计数器Ζ1的第一输入端接电源电压，第二输入端和第三输入端 接收所述的反置数信号，第四输入端接地，溢出端与反相器Β11的输入端相连，第四输出端 与与门Α2的第一输入端相连；74HC161计数器Ζ2的第一输入端和第二输入端接地，第三输 入端和第四输入端接收所述的反置数信号，第三输出端与与门Α2的第二输入端相连，第四 输出端与与门A3的第二输入端相连，使能端与反相器Β11的输出端相连；与门Α2的输出端 与与门A3的第一输入端相连，与门A3的输出端与反相器Μ的输入端相连且输出1Hz的时 钟信号。
[0016] 所述的位选驱动电路包括与门A4、或门H1、两个D触发器Y1?Y2、三个电阻R3? R5和三个PNP型三极管Q1?Q3 ;其中：与门A4的第一输入端与D触发器Y1的$端和电 阻R4的一端相连且输出片选信号sell,与门A4的第二输入端与D触发器Y2的Q.端和电 阻R5的一端相连，与门A4的输出端与D触发器Y1的D端和或门H1的第一输入端相连，两 个D触发器Y1?Y2的时钟端接收200Hz的时钟信号，两个D触发器Y1?Y2的复位端接 收所述的复位信号，D触发器Y1的Q端与D触发器Y2的D端相连，D触发器Y2的Q端与 或门H1的第二输入端相连，或门H1的输出端与电阻R3的一端相连且输出片选信号selO， 三个三极管Q1?Q3的发射极接电源电压，电阻R3的另一端与三极管Q3的基极相连，电阻 R4的另一端与三极管Q2的基极相连，电阻R5的另一端与三极管Q1的基极相连，三个三极 管Q1?Q3的集电极分别输出三路环形位选信号digO?dig2。
[0017] 所述的按键截取电路包括电阻R6、电解电容C4、按键SW、与门A5、两个D触发器 Y3?Y4和两个施密特触发器U3?U4 ;其中：电阻R6的一端接电源电压，电阻R6的另一端 与按键SW的一端、电解电容C4的正极和施密特触发器U3的输入端相连，按键SW的另一端 与电解电容C4的负极相连并接地，施密特触发器U3的输出端与施密特触发器U4的输入端 相连，施密特触发器U4的输出端与D触发器Y3的D端相连，D触发器Y3的Q端与D触发 器Y4的D端和与门A5的第一输入端相连，两个D触发器Y3?Y4的时钟端接收200Hz的 时钟信号，两个D触发器Y3?Y4的复位端接收所述的复位信号，D触发器Y4的泛端与与 门A5的第二输入端相连，与门A5的输出端输出所述的按键信号。
[0018] 所述的倒计时电路包括JK触发器K1、三个与门A6?A8、两个或门H2?H3、三块 74HC161计数器Z3?Z5和三个反相器B5?B6和B12 ;其中：JK触发器K1的J端和K端 接收所述的按键信号，时钟端接收200Hz的时钟信号，复位端接收所述的复位信号，Q端与 74HC161计数器Z3的载入端、与门A6的第二输入端和与门A7的第二输入端相连且输出所 述的置数信号，$端与74HC161计数器Z4的第一输入端和第三输入端以及74HC161计数器 Z5的第一输入端和第四输入端相连且输出所述的反置数信号；与门A6的第一输入端与反 相器B5的输出端相连，与门A6的输出端与或门H2的第一输入端相连，与门A7的第一输入 端与反相器B6的输出端相连，与门A7的输出端与或门H3的第一输入端相连，反相器B5的 输入端与74HC161计数器Z3的溢出使能端和74HC161计数器Z4的溢出端相连，反相器B6 的输入端与74HC161计数器Z4的溢出使能端和74HC161计数器Z5的溢出端相连，或门H2 的输出端与74HC161计数器Z4的载入端相连，或门H3的输出端与74HC161计数器Z5的载 入端相连；与门A8的第一输入端接收所述的封锁信号，第二输入端接收1Hz的时钟信号，输 出端与74HC161计数器Z5的溢出使能端相连；三块74HC161计数器Z3?Z5的时钟端接收 200Hz的时钟信号，三块74HC161计数器Z3?Z5的复位端接收所述的复位信号；74HC161 计数器Z3的第一输入端和第二输入端接地，第三输入端和第四输入端接电源电压，溢出端 与反相器B12的输入端相连，四个输出端对应输出四位分计时信号；三块74HC161计数器 Z3?Z5的计数使能端以及两个或门H2?H3第二输入端均接收分溢出信号；74HC161计 数器Z4的第二输入端和第四输入端接电源电压，四个输出端对应输出四位十秒计时信号； 74HC161计数器Z5的第二输入端和第三输入端接电源电压，四个输出端对应输出四位秒计 时信号；反相器B12的输出端输出所述的分溢出信号。
[0019] 所述的报警电路包括两个JK触发器K2?K3、或门H4、电阻R7、PNP型三极管Q4 和蜂鸣器LS ;其中：两个JK触发器K2?K3的时钟端接收200Hz的时钟信号，两个JK触发 器K2?K3的复位端接收所述的复位信号；JK触发器K2的J端接收所述的分溢出信号，K 端接收所述的反置数信号，^端与或门H4的第二输入端相连且输出所述的封锁信号；JK触 发器K3的J端和K端接收1Hz的时钟信号，Q端与或门H4的第一输入端相连且输出所述 的闪烁信号；或门H4的输出端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与三极管Q4的基极 相连，三极管Q4的发射极接电源电压，三极管Q4的集电极与蜂鸣器LS的一端相连，蜂鸣器 LS的另一端接地。
[0020] 所述的显示电路包括两块双4选1数据选择器S1?S2、四个反相器B7?B10、 74LS247译码器、排阻RA和三个LED数码管L1?L3 ;其中：数据选择器S1的两组输入端分 别接收分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号的前两位数码，两个选通端分别接收两路 片选信号selO?sell,两个使能端均接地，第一输出端与反相器B7的输入端相连，第二输 出端与反相器B8的输入端相连；数据选择器S2的两组输入端分别接收分计时信号、十秒计 时信号和秒计时信号的后两位数码，两个选通端分别接收两路片选信号selO?sell，两个 使能端均接地，第一输出端与反相器B9的输入端相连，第二输出端与反相器B10的输入端 相连；四个反相器B7?B10的输出端与74LS247译码器的四位输入端对应连接；74LS247 译码器的消隐输入及脉冲消隐输出端接收所述的闪烁信号，脉冲消隐输入端和灯测试端接 电源电压，七段码输出端与排阻RA的输入侧对应连接，排阻RA的输出侧与三个LED数码管 L1?L3的输入侧对应连接，三个LED数码管L1?L3的选通端分别接收三路环形位选信号 digO ?dig2。
[0021] 本实用新型倒计时三分计时器数电实训电路应用分立元件进行电路设计，集合了 逻辑门，触发器，计时器，译码器和LED数码管芯片等的结构原理和应用，能够帮助学生理 解数字电路系统的分析和设计，能够帮助学会增强实践动手能力。要求掌握电路芯片的结 构原理和应用，要求掌握数字电路设计的方法：模块图的设计、时序图的设计，原理图的设 计，电路焊接和调试、测试，电路设计说明书撰写，能够让学生充分的应用学到的数电知识， 进行倒计时三分计时器电路的设计。故本实用新型是一个综合型的实训电路，能够充分锻 炼学生的思维，巩固知识，增强动手能力。
[0022] 同时本实用新型具有直观性强、经济型好、体积小的特点，其价格便宜，仅仅需要 几百元，就可以设计制作出一个功能完备实训设备，它将教学设计、教学装置、实训设备多 方面的功能合为一体，不仅节约成本，节约空间，设备操作性强，学生自身参与各个环节的 设计和制作，能够真正提高学生的动手能力和解决问题的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0024] 图2为复位电路的结构示意图。
[0025] 图3为时钟电路的结构示意图。
[0026] 图4为位选驱动电路的结构示意图。
[0027] 图5为按键截取电路的结构示意图。
[0028] 图6为倒计时电路的结构示意图。
[0029] 图7为报警电路的结构示意图。
[0030] 图8为显示电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型的 技术方案进行详细说明。
[0032] 如图1所示，一种三分倒计时的数电计时实训电路，包括：复位电路、时钟电路、位 选驱动电路、按键截取电路、倒计时电路、报警电路和显示电路。
[0033] 复位电路用于生成复位信号；本实施方式中，复位电路包括二极管D1、电阻R1、电 解电容C1和两个施密特触发器U1?U2,如图2所示；其中：二极管D1的阴极与电阻R1的 一端相连并接电源电压，二极管D1的阳极与电阻R1的另一端、施密特触发器U1的输入端 和电解电容C1的正极相连，电解电容C1的负极接地，施密特触发器U1的输出端与施密特 触发器U2的输入端相连，施密特触发器U2的输出端生成复位信号。本复位电路应用电阻、 电容和二极管获得上电瞬间的低电平信号，通过两块施密特触发器74HC14去抖动获得一 个清晰的低电平复位信号。
[0034] 时钟电路与复位电路和倒计时电路相连，其用于生成三路频率分别为3. 2768MHz、 200Hz和1Hz的时钟信号；本实施方式中，时钟电路包括晶振X、电阻R2、74HC4020分频器、 两块74HC161计数器Z1?Z2、两个电容C2?C3、三个与门A1?A3、五个反相器B1?B4 和B11，如图3所不；其中：晶振X的一端与电容C2的一端、电阻R2的一端和反相器B1的 输入端相连，晶振X的另一端与电容C3的一端、电阻R2的另一端、反相器B1的输出端和反 相器B2的输入端相连，电容C2的另一端和电容C3的另一端均接地，反相器B2的输出端与 74HC4020分频器的时钟端相连且输出3. 2768MHz的时钟信号，反相器B3的输入端接收复位 信号，反相器B3的输出端与74HC4020分频器的复位端相连，74HC4020分频器的最后一级输 出端输出200Hz的时钟信号；与门A1的第一输入端与反相器Μ的输出端相连，与门A1的 第二输入端与74HC161计数器Ζ1的使能端相连并接收置数信号，与门Α1的输出端与两块 74HC161计数器Ζ1?Ζ2的载入端相连，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的复位端接收复位信 号，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的控制端接电源电压，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的时 钟端接收200Hz的时钟信号；74HC161计数器Ζ1的第一输入端接电源电压，第二输入端和 第三输入端接收反置数信号，第四输入端接地，溢出端与反相器B11的输入端相连，第四输 出端与与门A2的第一输入端相连；74HC161计数器Z2的第一输入端和第二输入端接地，第 三输入端和第四输入端接收反置数信号，第三输出端与与门A2的第二输入端相连，第四输 出端与与门A3的第二输入端相连，使能端与反相器B11的输出端相连；与门A2的输出端与 与门A3的第一输入端相连，与门A3的输出端与反相器Μ的输入端相连且输出1Hz的时钟 信号。本时钟电路包含振荡电路和分频电路两块，振荡电路应用晶振、反相器74HC04、电阻 和电容自激振荡产生3. 2768MHz的振荡方波信号，分频电路分别应用分频器74HC4020、计 数器74HC161进行分频分别产生了 200Hz、1Hz的时钟信号。
[0035] 位选驱动电路与复位电路和时钟电路相连，其用于生成两路片选信号selO? sell和三路环形位选信号digO?dig2 ;本实施方式中，位选驱动电路包括与门A4、或门 H1、两个D触发器Y1?Y2、三个电阻R3?R5和三个PNP型三极管Q1?Q3,如图4所示； 其中：与门A4的第一输入端与D触发器Y1的Q.端和电阻R4的一端相连且输出片选信号 sell,与门A4的第二输入端与D触发器Y2的Q.端和电阻R5的一端相连，与门A4的输出端 与D触发器Y1的D端和或门H1的第一输入端相连，两个D触发器Y1?Y2的时钟端接收 200Hz的时钟信号，两个D触发器Y1?Y2的复位端接收复位信号，D触发器Y1的Q端与D 触发器Y2的D端相连，D触发器Y2的Q端与或门HI的第二输入端相连，或门HI的输出端 与电阻R3的一端相连且输出片选信号selO,三个三极管Q1?Q3的发射极接电源电压，电 阻R3的另一端与三极管Q3的基极相连，电阻R4的另一端与三极管Q2的基极相连，电阻R5 的另一端与三极管Q1的基极相连，三个三极管Q1?Q3的集电极分别输出三路环形位选信 号digO?dig2。本位选驱动电路应用D触发器74HC74、或门74HC32产生三进制的SEL0和 SEL1片选信号，同时运用三极管2SA1015进行驱动生成三路环形位选信号digO?dig2。
[0036] 按键截取电路与复位电路和时钟电路相连，其在用户的按键作用下产生一脉宽为 0. 5ms的按键信号；本实施方式中，按键截取电路包括电阻R6、电解电容C4、按键SW、与门 A5、两个D触发器Y3?Y4和两个施密特触发器U3?U4,如图5所示；其中：电阻R6的一 端接电源电压，电阻R6的另一端与按键SW的一端、电解电容C4的正极和施密特触发器U3 的输入端相连，按键SW的另一端与电解电容C4的负极相连并接地，施密特触发器U3的输 出端与施密特触发器U4的输入端相连，施密特触发器U4的输出端与D触发器Y3的D端相 连，D触发器Y3的Q端与D触发器Y4的D端和与门A5的第一输入端相连，两个D触发器 Y3?Y4的时钟端接收200Hz的时钟信号，两个D触发器Y3?Y4的复位端接收复位信号，D 触发器Y4的^端与与门A5的第二输入端相连，与门A5的输出端输出按键信号。本按键截 取电路采用电阻、电容、按钮和施密特触发器74HC14去抖动得到低电平按键信号，再通过D 触发器74HC74、与门电路74HC08的信号截取得到一个时钟宽度（0. 5mS)的按键信号。
[0037] 倒计时电路与复位电路、报警电路、时钟电路和按键截取电路相连，其根据按键信 号从三分开始倒计时，输出置数信号、反置数信号、分溢出信号以及四位的分计时信号、十 秒计时信号和秒计时信号；本实施方式中，倒计时电路包括JK触发器K1、三个与门A6? A8、两个或门H2?H3、三块74HC161计数器Z3?Z5和三个反相器B5?B6和B12,如图6 所示；其中JK触发器K1的J端和K端接收按键信号，时钟端接收200Hz的时钟信号，复位 端接收复位信号，Q端与74HC161计数器Z3的载入端、与门A6的第二输入端和与门A7的第 二输入端相连且输出置数信号，G端与74HC161计数器Z4的第一输入端和第三输入端以及 74HC161计数器Z5的第一输入端和第四输入端相连且输出反置数信号；与门A6的第一输 入端与反相器B5的输出端相连，与门A6的输出端与或门H2的第一输入端相连，与门A7的 第一输入端与反相器B6的输出端相连，与门A7的输出端与或门H3的第一输入端相连，反 相器B5的输入端与74HC161计数器Z3的溢出使能端和74HC161计数器Z4的溢出端相连， 反相器B6的输入端与74HC161计数器Z4的溢出使能端和74HC161计数器Z5的溢出端相 连，或门H2的输出端与74HC161计数器Z4的载入端相连，或门H3的输出端与74HC161计 数器Z5的载入端相连；与门A8的第一输入端接收封锁信号，第二输入端接收1Hz的时钟信 号，输出端与74HC161计数器Z5的溢出使能端相连；三块74HC161计数器Z3?Z5的时钟 端接收200Hz的时钟信号，三块74HC161计数器Z3?Z5的复位端接收复位信号；74HC161 计数器Z3的第一输入端和第二输入端接地，第三输入端和第四输入端接电源电压，溢出端 与反相器B12的输入端相连，四个输出端对应输出四位分计时信号；三块74HC161计数器 Z3?Z5的计数使能端以及两个或门H2?H3第二输入端均接收分溢出信号；74HC161计 数器Z4的第二输入端和第四输入端接电源电压，四个输出端对应输出四位十秒计时信号； 74HC161计数器Z5的第二输入端和第三输入端接电源电压，四个输出端对应输出四位秒计 时信号；反相器B12的输出端输出分溢出信号。本倒计数电路当按键按下时，分别将3、0、0 载入三块计数器74HC161中然后开始倒计时，三块74HC161分别对1分、10秒、1秒进行倒 计时。
[0038] 报警电路与倒计时电路、复位电路和时钟电路相连，其对1Hz的时钟信号进行二 分频产生一 0. 5Hz的闪烁信号，同时根据分溢出信号产生封锁信号以使倒计时电路停止计 时，进而根据封锁信号实现蜂鸣报警；本实施方式中，报警电路包括两个JK触发器K2? K3、或门H4、电阻R7、PNP型三极管Q4和蜂鸣器LS，如图7所示；其中：两个JK触发器K2? K3的时钟端接收200Hz的时钟信号，两个JK触发器K2?K3的复位端接收复位信号；JK触 发器K2的J端接收分溢出信号，K端接收反置数信号，0端与或门H4的第二输入端相连且 输出封锁信号JK触发器K3的J端和K端接收1Hz的时钟信号，Q端与或门H4的第一输入 端相连且输出闪烁信号；或门H4的输出端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与三极 管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接电源电压，三极管Q4的集电极与蜂鸣器LS的一端 相连，蜂鸣器LS的另一端接地。本报警电路当倒计时电路中Z3计时溢出时，利用JK触发 器74HC73产生timeout去关断倒计时电路中Z5的计时。同时74HC73产生0. 5Hz的信号 给与门74HC32,然后由三极管2SA1015驱动蜂鸣器报警，3分计时时间到。
[0039] 显示电路与倒计时电路、位选驱动电路、报警电路相连，其根据闪烁信号、片选信 号、环形位选信号、分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号通过译码对分位、十秒位以及 秒位的计数值进行数字显示；本实施方式中，显示电路包括两块双4选1数据选择器S1? S2、四个反相器B7?B10、74LS247译码器、排阻RA和三个LED数码管L1?L3,如图8所 示；其中：数据选择器S1的两组输入端分别接收分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号 的前两位数码，两个选通端分别接收两路片选信号selO?sell，两个使能端均接地，第一 输出端与反相器B7的输入端相连，第二输出端与反相器B8的输入端相连；数据选择器S2 的两组输入端分别接收分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号的后两位数码，两个选通 端分别接收两路片选信号selO?sell，两个使能端均接地，第一输出端与反相器B9的输入 端相连，第二输出端与反相器B10的输入端相连；四个反相器B7?B10的输出端与74LS247 译码器的四位输入端对应连接；74LS247译码器的消隐输入及脉冲消隐输出端接收闪烁信 号，脉冲消隐输入端和灯测试端接电源电压，七段码输出端与排阻RA的输入侧对应连接， 排阻RA的输出侧与三个LED数码管L1?L3的输入侧对应连接，三个LED数码管L1?L3 的选通端分别接收三路环形位选信号digO?dig2。本显示电路应用两块双4选1数据选 择器74HC153进行3位显示数字的片选，同时应用译码电路74LS247、排阻898-3-R330和八 段数码管SM410501K进行3位数字的动态显示。
[0040] 本实施方式应用了数字电路逻辑门：与非门74HC04、与门74HC08、或非门74HC32 ; 应用到了触发器：D触发器74HC74、JK触发器74HC73,斯密特触发器触发器74HC14 ;应用 到了计时电路触发器74HC161，片选触发器74HC153,译码电路触发器74LS247,八段数码管 SM410501K，还应用了按键截取电路和复位电路，三极管和二极管等。涉及到数字电路的很 多方面，是一种帮助理解、强化数字电路知识，增强逻辑思维能力和动手能力的综合型实训 电路。
【权利要求】
1. 一种三分倒计时的数电计时实训电路，包括：复位电路、时钟电路、位选驱动电路、 按键截取电路、倒计时电路、报警电路和显示电路；其特征在于： 所述的复位电路用于生成复位信号； 所述的时钟电路与复位电路和倒计时电路相连，其用于生成三路频率分别为 3. 2768MHz、200Hz 和 1Hz 的时钟信号； 所述的位选驱动电路与复位电路和时钟电路相连，其用于生成两路片选信号selO? sell和三路环形位选信号digO?dig2 ; 所述的按键截取电路与复位电路和时钟电路相连，其在用户的按键作用下产生一脉宽 为0. 5ms的按键信号； 所述的倒计时电路与复位电路、报警电路、时钟电路和按键截取电路相连，其根据所述 的按键信号从三分开始倒计时，输出置数信号、反置数信号、分溢出信号以及四位的分计时 信号、十秒计时信号和秒计时信号； 所述的报警电路与倒计时电路、复位电路和时钟电路相连，其对1Hz的时钟信号进行 二分频产生一 0. 5Hz的闪烁信号，同时根据所述的分溢出信号产生封锁信号以使倒计时电 路停止计时，进而根据所述的封锁信号实现蜂鸣报警； 所述的显示电路与倒计时电路、位选驱动电路、报警电路相连，其根据所述的闪烁信 号、片选信号、环形位选信号、分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号通过译码对分位、十 秒位以及秒位的计数值进行数字显示。
2. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的复位电路包括二极 管D1、电阻R1、电解电容C1和两个施密特触发器U1?U2 ;其中：二极管D1的阴极与电阻 R1的一端相连并接电源电压，二极管D1的阳极与电阻R1的另一端、施密特触发器U1的输 入端和电解电容C1的正极相连，电解电容C1的负极接地，施密特触发器U1的输出端与施 密特触发器U2的输入端相连，施密特触发器U2的输出端生成复位信号。
3. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的时钟电路包括晶振 X、电阻R2、74HC4020分频器、两块74HC161计数器Z1?Z2、两个电容C2?C3、三个与门 A1?A3、五个反相器B1?Μ和B11 ;其中：晶振X的一端与电容C2的一端、电阻R2的一 端和反相器Β1的输入端相连，晶振X的另一端与电容C3的一端、电阻R2的另一端、反相 器Β1的输出端和反相器Β2的输入端相连，电容C2的另一端和电容C3的另一端均接地，反 相器Β2的输出端与74HC4020分频器的时钟端相连且输出3. 2768MHz的时钟信号，反相器 B3的输入端接收所述的复位信号，反相器B3的输出端与74HC4020分频器的复位端相连， 74HC4020分频器的最后一级输出端输出200Hz的时钟信号；与门A1的第一输入端与反相 器Μ的输出端相连，与门A1的第二输入端与74HC161计数器Z1的使能端相连并接收所述 的置数信号，与门Α1的输出端与两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的载入端相连，两块74HC161 计数器Ζ1?Ζ2的复位端接收所述的复位信号，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的控制端接 电源电压，两块74HC161计数器Ζ1?Ζ2的时钟端接收200Hz的时钟信号；74HC161计数 器Z1的第一输入端接电源电压，第二输入端和第三输入端接收所述的反置数信号，第四输 入端接地，溢出端与反相器B11的输入端相连，第四输出端与与门A2的第一输入端相连； 74HC161计数器Z2的第一输入端和第二输入端接地，第三输入端和第四输入端接收所述的 反置数信号，第三输出端与与门A2的第二输入端相连，第四输出端与与门A3的第二输入端 相连，使能端与反相器B11的输出端相连；与门A2的输出端与与门A3的第一输入端相连， 与门A3的输出端与反相器Μ的输入端相连且输出1Hz的时钟信号。
4. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的位选驱动电路包括 与门A4、或门H1、两个D触发器Y1?Y2、三个电阻R3?R5和三个PNP型三极管Q1?Q3 ; 其中：与门A4的第一输入端与D触发器Y1的Q.端和电阻R4的一端相连且输出片选信号 sell,与门A4的第二输入端与D触发器Y2的端和电阻R5的一端相连，与门A4的输出端 与D触发器Y1的D端和或门H1的第一输入端相连，两个D触发器Y1?Y2的时钟端接收 200Hz的时钟信号，两个D触发器Y1?Y2的复位端接收所述的复位信号，D触发器Y1的Q 端与D触发器Y2的D端相连，D触发器Y2的Q端与或门H1的第二输入端相连，或门H1的 输出端与电阻R3的一端相连且输出片选信号selO,三个三极管Q1?Q3的发射极接电源电 压，电阻R3的另一端与三极管Q3的基极相连，电阻R4的另一端与三极管Q2的基极相连， 电阻R5的另一端与三极管Q1的基极相连，三个三极管Q1?Q3的集电极分别输出三路环 形位选信号digO?dig2。
5. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的按键截取电路包括 电阻R6、电解电容C4、按键SW、与门A5、两个D触发器Y3?Y4和两个施密特触发器U3? U4 ;其中：电阻R6的一端接电源电压，电阻R6的另一端与按键SW的一端、电解电容C4的正 极和施密特触发器U3的输入端相连，按键SW的另一端与电解电容C4的负极相连并接地， 施密特触发器U3的输出端与施密特触发器U4的输入端相连，施密特触发器U4的输出端与 D触发器Y3的D端相连，D触发器Y3的Q端与D触发器Y4的D端和与门A5的第一输入端 相连，两个D触发器Y3?Y4的时钟端接收200Hz的时钟信号，两个D触发器Y3?Y4的复 位端接收所述的复位信号，D触发器Y4的0端与与门A5的第二输入端相连，与门A5的输 出端输出所述的按键信号。
6. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的倒计时电路包括JK 触发器K1、三个与门A6?A8、两个或门H2?H3、三块74HC161计数器Z3?Z5和三个反 相器B5?B6和B12 ;其中：JK触发器K1的J端和K端接收所述的按键信号，时钟端接收 200Hz的时钟信号，复位端接收所述的复位信号，Q端与74HC161计数器Z3的载入端、与门 A6的第二输入端和与门A7的第二输入端相连且输出所述的置数信号，^端与74HC161计数 器Z4的第一输入端和第三输入端以及74HC161计数器Z5的第一输入端和第四输入端相连 且输出所述的反置数信号；与门A6的第一输入端与反相器B5的输出端相连，与门A6的输 出端与或门H2的第一输入端相连，与门A7的第一输入端与反相器B6的输出端相连，与门 A7的输出端与或门H3的第一输入端相连，反相器B5的输入端与74HC161计数器Z3的溢出 使能端和74HC161计数器Z4的溢出端相连，反相器B6的输入端与74HC161计数器Z4的溢 出使能端和74HC161计数器Z5的溢出端相连，或门H2的输出端与74HC161计数器Z4的载 入端相连，或门H3的输出端与74HC161计数器Z5的载入端相连；与门A8的第一输入端接 收所述的封锁信号，第二输入端接收1Hz的时钟信号，输出端与74HC161计数器Z5的溢出 使能端相连；三块74HC161计数器Z3?Z5的时钟端接收200Hz的时钟信号，三块74HC161 计数器Z3?Z5的复位端接收所述的复位信号；74HC161计数器Z3的第一输入端和第二输 入端接地，第三输入端和第四输入端接电源电压，溢出端与反相器B12的输入端相连，四个 输出端对应输出四位分计时信号；三块74HC161计数器Z3?Z5的计数使能端以及两个或 门H2?H3第二输入端均接收分溢出信号；74HC161计数器Z4的第二输入端和第四输入端 接电源电压，四个输出端对应输出四位十秒计时信号；74HC161计数器Z5的第二输入端和 第三输入端接电源电压，四个输出端对应输出四位秒计时信号；反相器B12的输出端输出 所述的分溢出信号。
7. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的报警电路包括两个 JK触发器K2?K3、或门H4、电阻R7、PNP型三极管Q4和蜂鸣器LS ;其中：两个JK触发器 K2?K3的时钟端接收200Hz的时钟信号，两个JK触发器K2?K3的复位端接收所述的复 位信号；JK触发器K2的J端接收所述的分溢出信号，K端接收所述的反置数信号，泛端与 或门H4的第二输入端相连且输出所述的封锁信号；JK触发器K3的J端和K端接收1Hz的 时钟信号，Q端与或门H4的第一输入端相连且输出所述的闪烁信号；或门H4的输出端与电 阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接电源电 压，三极管Q4的集电极与蜂鸣器LS的一端相连，蜂鸣器LS的另一端接地。
8. 根据权利要求1所述的数电计时实训电路，其特征在于：所述的显示电路包括两块 双4选1数据选择器S1?S2、四个反相器B7?BKK74LS247译码器、排阻RA和三个LED 数码管L1?L3 ;其中：数据选择器S1的两组输入端分别接收分计时信号、十秒计时信号和 秒计时信号的前两位数码，两个选通端分别接收两路片选信号selO?sell，两个使能端均 接地，第一输出端与反相器B7的输入端相连，第二输出端与反相器B8的输入端相连；数据 选择器S2的两组输入端分别接收分计时信号、十秒计时信号和秒计时信号的后两位数码， 两个选通端分别接收两路片选信号selO?sell，两个使能端均接地，第一输出端与反相器 B9的输入端相连，第二输出端与反相器B10的输入端相连；四个反相器B7?B10的输出端 与74LS247译码器的四位输入端对应连接；74LS247译码器的消隐输入及脉冲消隐输出端 接收所述的闪烁信号，脉冲消隐输入端和灯测试端接电源电压，七段码输出端与排阻RA的 输入侧对应连接，排阻RA的输出侧与三个LED数码管L1?L3的输入侧对应连接，三个LED 数码管L1?L3的选通端分别接收三路环形位选信号digO?dig2。
【文档编号】H03K23/40GK203896331SQ201420221512
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】唐美玲 申请人:杭州万向职业技术学院