數(shù)電課程設(shè)計：電子秒表

1、學(xué)號： 2013 - 2014學(xué)年 第1學(xué)期 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計 報 告題 目： 電子秒表 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自動化 姓 名： 指導(dǎo)教師： 成 績： 2015年8月25日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書學(xué)生班級：自動化 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 設(shè)計名稱： 電子秒表 起止日期： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計要求：1. 秒表由4個顯示器顯示，四位顯示“s”，其中顯示分辯率為0.01 s，計時范圍是099秒99毫秒；2. 具有清零、啟動計時、暫停計時及繼續(xù)計時等控制功能； 3. 控制開關(guān)為兩個：啟動（繼續(xù)）/暫停記時開關(guān)和復(fù)位開關(guān)摘 要秒表應(yīng)用于我們生活、工作、運動等需要精確計時的方面。它由剛開始的

2、機械式秒表發(fā)展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計時精度越來越高，功能越來越多，構(gòu)造也日益復(fù)雜。本次數(shù)字電路課程設(shè)計的數(shù)字式秒表的要求為：顯示分辨率為1s/100，外接系統(tǒng)時鐘頻率為100Hz；計時最長時間為10min，6位顯示器，顯示時間最長為9m59.99s；系統(tǒng)設(shè)置啟停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位鍵用來消零，做好計時準備、啟停鍵是控制秒表起停的功能鍵。針對上述設(shè)計要求，我們先前往校圖書館借閱了大量的數(shù)字電路設(shè)計方面的書籍，以及一本電子元件方面的工具書，以待查閱各種設(shè) 計中所需要的元件。其次安裝并學(xué)習(xí)了數(shù)字電路設(shè)計中所常用的Multisim仿真軟件，在課程設(shè)計過程的電路圖設(shè)計與電路的仿真方面 幫助我們發(fā)

3、現(xiàn)了設(shè)計電路方面的不足與錯誤之處。關(guān)鍵字：555定時器 十進制計數(shù)器 多諧振蕩器目 錄第一章 方案設(shè)計與論證- 5 -第二章 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算- 5 -2.1 時鐘脈沖發(fā)生和控制信號- 5 -2.2 啟動與停止電路- 6 -2.3 清零電路設(shè)計- 7 -第三章 總電路工作原理及元器件清單- 7 -3.1 電路完整工作過程描述（總體工作原理）- 7 -3.2 總原理圖：（見下圖3-1）- 7 -第四章 主要芯片介紹- 9 -4.1 74LS00- 9 -4.1 74LS160- 9 -第五章 仿真- 10 -自我評價- 12 -插圖清單圖1-1 方案設(shè)計圖.5圖2-1 555定時器構(gòu)成的多

4、諧振蕩器.6圖2-2啟動與停止電路. 6圖2-3 清零電路.7圖3-1 總原理圖.8圖5-1電子秒表仿真結(jié)果圖1.10圖5-2電子秒表仿真結(jié)果圖2.11第1章 方案設(shè)計與論證總體分析：圖1-1 方案設(shè)計圖如圖1-1所示，該電路需要4個十進制的加計數(shù)器，一個555定時器組成的多諧振蕩器，RS觸發(fā)器啟動停止電路。由555多諧振蕩器產(chǎn)生100Hz的時鐘脈沖作為脈沖源（即0.01s為周期），通過與啟動停止電路的輸出與非后作為信號源輸入至第一個十進制計數(shù)器即0.01s位的計數(shù)器。然后進位至0.1s位的十進制加計數(shù)器，以此類推逐個進位。以此實現(xiàn)顯示分辨率為1s100，計時最長時間為99、99，四位顯示器，

5、顯示時間最長為99.99s，最后通過4個顯示LED數(shù)碼管輸出。第2章 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算2.1 時鐘脈沖發(fā)生和控制信號由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖：暫穩(wěn)狀態(tài)的脈沖寬度tp1，即uc從(1/3)Ucc充電上升到(2/3)Ucc所需的時間：tp1（R1R2）Cln20.7（R1R2）C脈沖寬度tp2，即uc從(2/3)Ucc放電下降到(1/3)Ucc所需的時間：tp2R2Cln20.7R2C振蕩周期： T=tp1+tp20.7(R12R2)C因此，令R1=1K,R2=1K,輸出頻率為100Hz即T=0.01s，則可求出C=4、8F。得下圖2-1中100Hz的555定

6、時器構(gòu)成的多諧振蕩器： 圖2-1 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器從3腳(OUT)輸出100Hz的脈沖信號。2.2啟動與停止電路如圖： 圖2-2 啟動與停止電路 當(dāng)開關(guān)接低電平即斷開時，使計時器處于暫停狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)接高電平即閉合時，使計時器處于啟動狀態(tài)。因此這個開關(guān)為“啟動/暫停”按鍵。2.3 清零電路設(shè)計如圖: 圖2-5 清零電路當(dāng)開關(guān)接低電平即斷開時，所有計數(shù)器清零；當(dāng)開關(guān)接高電平即閉合時，所有計數(shù)器正常工作。 第三章 總電路工作原理及元器件清單3.1 電路完整工作過程描述（總體工作原理） 電路通過555多諧振蕩器產(chǎn)生的100Hz時鐘脈沖經(jīng)過啟動與暫停開關(guān)輸入到第一個計數(shù)器即0.01s位的74

7、LS160十進制計數(shù)器使其進行頻率為100Hz的十進制加法運算。并進位至下一位0.1s位的十進制加法計數(shù)器，頻率縮減為10Hz。以此類推依次進位至最高位，并以4個LED數(shù)碼管將計數(shù)器輸出的信號顯示出來。當(dāng)“啟動/停止”開關(guān)處于低電平時計數(shù)器處于保持狀態(tài)，即暫停；當(dāng)開關(guān)處于高電平時，計數(shù)器繼續(xù)正常工作。而清零開關(guān)為低電平時，所有計數(shù)器清零；處于高電平時所有計數(shù)器可正常工作。3.2 總原理圖：（見下圖3-1）圖3-1 總原理圖第四章 主要芯片介紹Inputs輸入Ouput輸出ABYLLHLHHHLHHHL4.1 74LS0074LS00功能為四2 輸入與非門其真值表及管腳圖為： 4.2 74LS1

8、6074LS160 十進制同步計數(shù)器(異步清零)其真值表如下( H:高電平，L:低電平，:上升沿，X:任意，D0 D3 :AD穩(wěn)態(tài)輸入電平)輸入輸出CrLDS1S2CPABCDQAQBQCQDLXXXXXXXXLLLLHLXXD0D1D2D3D0D1D2D3HHHHXXXX計數(shù)數(shù)HHLXXXXXX保持持HHXLXXXXX保持持第五章 仿真 按照上面的總電路圖建立仿真電路，觀察計數(shù)器上面的輸出，下面的圖就是仿真的輸出結(jié)果圖 5-1電子秒表仿真結(jié)果圖1圖 5-2電子秒表仿真結(jié)果圖2自我評價經(jīng)過這次的數(shù)字電子秒表課程設(shè)計后，我從中學(xué)到了好多東西。在我上了一個學(xué)期的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課后，我已經(jīng)對數(shù)字電子技術(shù)有一定的了解，加上之前學(xué)過的電路課和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課，我可以獨立完成數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計了，不過當(dāng)中還是遇到許多不懂的問題。通過這次自己動手的課程設(shè)計，我學(xué)會了設(shè)計數(shù)字電子電路的一般方法，還進一步熟悉數(shù)字電子器件的使用。這個課程設(shè)計課我還不是很熟悉，第一次做難免會感到陌生，而且對很多基本的東西都不是很清楚，在一定程度上影響了我的課程設(shè)計的質(zhì)量，希望能在以后的時間里認真學(xué)習(xí)好這些基礎(chǔ)的東西。我對這個課程設(shè)計課有著深刻的體會：要想做好這個課程設(shè)計，就必須認認真真地去做，不要怕麻煩，遇到不懂的問題就要主動去