數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計-電子秒表

-4-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：2015.8.22——2015.9.05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0.01s，計時范圍是0—99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(yùn)動等需要精確計時的方面。它由剛開始的機(jī)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(zhǔn)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)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(jìn)制計數(shù)器多諧振蕩器目錄19642第一章方案設(shè)計與論證 -5-9557第二章單元電路設(shè)計與參數(shù)計算 -5-65252.1時鐘脈沖發(fā)生和控制信號 -5-53652.2啟動與停止電路 -6-73132.3清零電路設(shè)計 -7-11637第三章總電路工作原理及元器件清單 -7-215183.1電路完整工作過程描述（總體工作原理） -7-90003.2總原理圖：（見下圖3-1） -7-16668第四章主要芯片介紹 -9-24714.174LS00 -9-154284.174LS160 -9-25955第五章仿真 -10-13842自我評價 -12-插圖清單圖1-1方案設(shè)計圖5圖2-1555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器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110圖5-2電子秒表仿真結(jié)果圖211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(jìn)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(jìn)制計數(shù)器即0.01s位的計數(shù)器。然后進(jìn)位至0.1s位的十進(jìn)制加計數(shù)器，以此類推逐個進(jìn)位。以此實現(xiàn)顯示分辨率為1s／100，計時最長時間為99、99，四位顯示器，顯示時間最長為99.99s，最后通過4個顯示LED數(shù)碼管輸出。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≈（R1＋R2）Cln2＝0.7（R1＋R2）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：tp2≈R2Cln2＝0.7R2C振蕩周期：T=tp1+tp2＝0.7(R1＋2R2)C因此，令R1=1KΩ,R2=1KΩ,輸出頻率為100Hz即T=0.01s，則可求出C=4、8μF。得下圖2-1中100Hz的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器：圖2-1555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?！卑存I。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74LS160十進(jìn)制計數(shù)器使其進(jìn)行頻率為100Hz的十進(jìn)制加法運(yùn)算。并進(jìn)位至下一位0.1s位的十進(jìn)制加法計數(shù)器，頻率縮減為10Hz。以此類推依次進(jìn)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ABYLLHLHHHLHHHL4.174LS0074LS00功能為四2輸入與非門其真值表及管腳圖為：4.274LS16074LS160十進(jìn)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:A~D穩(wěn)態(tài)輸入電平)輸入輸出CrLDS1S2CPABCDQAQBQCQDLXXXXXXXXLLLLHLXX↑D0D1D2D3D0D1D2D3HHHH↑XXXX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(jìn)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(rèn)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(rèn)認(rèn)真真地去做，不要怕麻煩，遇到不懂的問題就要主動去問同學(xué)或者老師。最后我希望課程設(shè)計課能夠再多一點給我們提供動手的機(jī)會，并讓我們多點發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造能力，這樣可以在學(xué)到東西的同時又能發(fā)散大家的思維?？傊?，通過這次練習(xí)我有了很多收獲。在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增強(qiáng)了動手能力。基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計基于單片機(jī)的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計基于單片機(jī)技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)測試儀的研制一種RISC結(jié)構(gòu)8位單片機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)HYPERLINK"/detail.htm?3