《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程設(shè)計(jì)報(bào)告簡易數(shù)字秒表設(shè)計(jì)

1、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 校： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 二00九年 12 月 16 日目 錄1.課程名稱22.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求22.1設(shè)計(jì)任務(wù)22.2設(shè)計(jì)要求23.方法選擇與論證23.1方案選擇23.2方案論證24.方案的原理圖34.1方案原理圖44.2總體電路圖，布線圖以及說明5 4.3單元電路設(shè)計(jì)及說明55.電路調(diào)試86.收獲體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見9簡易數(shù)字秒表1.課程名稱：簡易數(shù)字秒表2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)：數(shù)字式秒表實(shí)現(xiàn)簡單的計(jì)時(shí)與顯示，按下啟動(dòng)鍵開始清零計(jì)時(shí)，按下停止鍵，計(jì)時(shí)停止。具有“ 分”（0059）“秒”( 0059）數(shù)字顯示，分辨率為1

2、 秒。計(jì)時(shí)范圍從 00分 00 秒 到 59 分 59 秒 。2.2設(shè)計(jì)要求：閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)，上網(wǎng)搜索相關(guān)資料，設(shè)計(jì)多種方案設(shè)計(jì)，予以論證，最終選擇最佳方案。1、將提供的1024hz的方波源轉(zhuǎn)換成1hz 的方波源。2、秒表的范圍為0-59分59秒。3、最后用數(shù)碼管顯示。3. 方法選擇與論證3.1.方案選擇 在設(shè)計(jì)之初，我們有兩個(gè)方案，都實(shí)現(xiàn)了59分59秒的結(jié)果，不過經(jīng)過小組成員的討論，一致選定采用方案二，該方案是在proteus軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的秒表計(jì)時(shí)功能，就制作上較方案一還是很不錯(cuò)的。3.2. 方案論證我們主要采用74ls90芯片和555計(jì)時(shí)器，74ls90 是二 - 五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，根據(jù)

3、進(jìn)制轉(zhuǎn)換，很好的實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制的功能，參考了各相關(guān)書籍及網(wǎng)上的一些資料，我們做好了現(xiàn)在的電路圖，經(jīng)過仿真，我們達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。4.方案的原理圖方案設(shè)計(jì)一：4.1方案原理框圖：4.2總體電路圖，布線圖以及說明：說明：上圖是用ewb軟件仿真的簡易秒表設(shè)計(jì)的總體電路圖，主體部分采用4片74ls160芯片構(gòu)成進(jìn)位計(jì)數(shù)器，據(jù)其引腳功能連線并設(shè)置相應(yīng)使能和觸發(fā)端；其中兩個(gè)與非門是通過反饋輸出進(jìn)行6進(jìn)制的控制，兩個(gè)與門實(shí)現(xiàn)高位兩片74ls160的使能控制，達(dá)到秒表計(jì)數(shù)的功能。單擊開關(guān)停止計(jì)數(shù)，在軟件上通過啟動(dòng)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)清零。4.3元器件選擇及說明： 74ls160的邏輯功能：74160為可預(yù)置的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

4、，異步清零端為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端cp信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。74160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器為低電平時(shí)，在cp上升沿作用下，輸出端與數(shù)據(jù)輸入端一致。74160的計(jì)數(shù)是同步的，靠cp同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)enp、ent均為高電平時(shí)，在cp上升沿作用下輸出端同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。方案設(shè)計(jì)二：4.1方案原理框圖本數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)由啟動(dòng)、清零復(fù)位電路、多諧振蕩電路、分頻計(jì)數(shù)電路、譯碼顯示電路等組成，如圖4.1所示：圖4.1方案原理框圖4.2總體電路圖，布線圖以及說明電路總圖概況圖4.2 總體布線圖4.3單元電路設(shè)計(jì)及說明4.3.1秒信號(hào)發(fā)生器單元：用

5、555芯片搭成的多諧震蕩電路。q3為輸出端 秒信號(hào)發(fā)生器利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖發(fā)生器。由于555定時(shí)器的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，再加上電路結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算比較簡單。利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩，在電路中我們選擇數(shù)據(jù)如下：c0.1uf，r1=r2。利用公式：f=1/(r1+2r2)cln2根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要精確到0.01s，故f100hz，帶入上式得：r1r24.8k。在protues環(huán)境下的原理圖中，取r1r24.8k，并且在r1支路串聯(lián)一個(gè)1k的電位器，來調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的精度。此信號(hào)從555定時(shí)器的3引腳out端輸出，送到計(jì)數(shù)器74ls90的脈沖輸入端cp

6、，作為計(jì)時(shí)脈沖。4.3.2 時(shí)間計(jì)數(shù)單元：通過與門實(shí)現(xiàn)，用于六進(jìn)制。圖1.3 74ls90六進(jìn)制 時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。 要實(shí)現(xiàn) 0.1 秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用 74ls90 實(shí)現(xiàn)。表為74ls90功能表輸 入 輸 出 功 能 清 0 置 9 時(shí) 鐘 qd qc qb qa r0(1)、r0(2) s9(1)、s9(2) cp1 cp2 1 1 0 0 0 0 0 0 清 0 0 0 1 1 1 0 0 1 置 9 0 0 0 0 1 qa輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù) 1

7、 qdqcqb輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù) qa qdqcqbqa輸出 8421bcd 碼 十進(jìn)制計(jì)數(shù) qd qaqdqcqb輸出 5421bcd 碼 十進(jìn)制計(jì)數(shù) 1 1 不 變 保 持 十分之一秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制，所以只需要將 74ls90 接成十進(jìn)制即可。電路圖如下： 圖1.4 74ls90構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74ls90 是二 - 五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器要用兩個(gè) 74ls90 ，當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到 01100000 立即清零。但是用90實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制時(shí)須將qc,qa分別接 r0(1)、r0(2)，這樣由啟動(dòng)停止電路輸出的啟動(dòng)停止秒表工作的信號(hào)就無法接到 r0(1)、r0(2)處控制

8、。所以本設(shè)計(jì)中改用 74ls92 實(shí)現(xiàn) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)。 4.4元器件選擇和電路參數(shù)計(jì)算的說明本次設(shè)計(jì)選用的器件：74ls905,ne5551,74ls264,and3,電阻若干。本設(shè)計(jì)需要計(jì)算說明的是555芯片構(gòu)成的秒信號(hào)發(fā)生器。利用公式：f=1/(r1+2r2)cln2根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要精確到0.01s，故f100hz，帶入上式得：r1r24.8k。4.5程序流程圖及代碼（由于本實(shí)驗(yàn)只用proteus仿真，故沒有代碼）5.電路調(diào)試（對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、并說明解決的的措施；測試、記錄、整理與結(jié)果分析）對(duì)于方案一的調(diào)試以及相關(guān)解釋：a由于74160的清零端低電平有效，那么當(dāng)從右的第1片

9、和第3片實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制就只用將清零端接高電平，讓其不起作用。b在電路調(diào)試時(shí)，最左邊的一片不好實(shí)現(xiàn)其計(jì)數(shù)功能，原因在于使能端沒有設(shè)置好，最后將第1、2片的進(jìn)位通過與門接到其enp端口，將第3片的進(jìn)位接到它的ent端，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)與計(jì)數(shù)。c. 電路中置數(shù)是通過清零端實(shí)現(xiàn)的，置數(shù)端沒有用，接高電平讓其無效即可。 d. 此種方案接線仿真簡單，清晰明了；但電路存在不穩(wěn)定的可能，不好將其用于實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于方案二的調(diào)試以及相關(guān)解釋：在我們整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們小組完成了秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，再用公式求出555中的電阻參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了精確到0.01秒。在此基礎(chǔ)上我們完成了74ls90的六進(jìn)制電路搭建及實(shí)現(xiàn)有效進(jìn)位。6.收獲體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見 經(jīng)過分析和仿真，我們最后選擇方案二為最終方案。收獲：了解熟悉相關(guān)軟件、并知道比較其利弊；鞏固相應(yīng)電路實(shí)現(xiàn)的原理，加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)；懂得通過團(tuán)隊(duì)合作來完成任務(wù)、合理利用資源，合理安排時(shí)間。存在的問題：