秒計數器技術報告.doc

西安航空職業(yè)技術學院秒計數器技術報告 系部：電子工程系專業(yè)：電子信息工程技術指導老師：余平生 同組人員：田雪姣 李長超苗根鎖 楊波浪 宋振國 2011年5月20日 摘要本電路由兩個四位二進制加法計數器74LS160、兩個譯碼器7447、兩個LED數碼管及555振蕩電路電路組成。在電路用中兩個74LS160來顯示099秒，秒時鐘信號輸入秒十位的脈沖輸入端，計數器開始計數，當計到10時向秒個位計數器送清零信號使其清零，同時向秒十位計數器的脈沖輸入端送進位脈沖，當計到第99秒時兩個計數同時清零使其重新開始計數。關鍵詞振蕩電路、分頻電路、計數電路、譯碼顯示電路目錄（一）技術要求（二）總體方案設計（三）單元電路設計1振蕩電路2分頻電路3閃爍電路4計數電路5譯碼顯示電路（四）安裝調試（五）報告總結一、設計任務與要求1設計一個有 “分”、“秒”顯示功能的電子鐘。2計時100秒3并在電路板上進行組裝、調試。 4畫出電路原理圖（或仿真電路圖）。5電路仿真與調試。具體要求：1.畫出總體設計框圖，以說明秒表由哪些相對獨立的功能模塊組成，標出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。2.設計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。3.選擇合適的元器件，設計、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在確保電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的測試和故障排除。在線路板上接線驗證、調試各個功能模塊的電路。4.在驗證各個功能模塊基礎上，對整個電路的元器件和布線，進行合理布局，進行整個數字鐘電路的接線調試。制作要求： 自行裝配、接線和調試，并能檢查和發(fā)現問題，根據原理、現象和測量的數據分析問題所在，加以解決。編寫設計報告 寫出設計與制作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。二總體方案設計秒計數器由信號發(fā)生器、分頻器、計數器、譯碼器及顯示器、閃爍燈等組成。秒信號產生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，我們用555構成的振蕩器加分頻器來實現。將標準秒脈沖信號送入計數器，計數器采用4位二進制的計數器74160，它具有異步清零功能，將精確信號輸入譯碼顯示電路，用7447譯碼，將信號輸入譯碼顯示電路，譯碼顯示電路將計數器的輸出狀態(tài)經七段顯示譯碼器譯碼顯示。振蕩電路分頻電路閃爍電路計數電路譯碼電路顯示電路實驗電路流程圖模擬實驗電路圖三、單元電路設計1振蕩電路（圖1：555振蕩器）振蕩器是數字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數字鐘計時的準確程度，在設計中選用555構成振蕩器電路。555多諧振蕩器是一種能產生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換，由此產生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。在這里為電路提供振蕩信號。555定時器構成的多諧振蕩器電路如圖1所示：圖中電容C1、C2和電阻R1和R2作為振蕩器的定時元件，決定著輸出矩形波正、負脈沖的寬度。定時器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連；集電極開路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過C2電容接地。多諧振蕩器的工作波形如圖6-11(b)所示：電路接通電源的瞬間，由于電容C來不及充電，Vc=0v，所以555定時器狀態(tài)為1，輸出Vo為高電平。同時，集電極輸出端（7腳）對地斷開，電源Vcc對電容C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復始地產生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩(wěn)態(tài)的維持時間取決于RC充、放電回路的參數。暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T10.7(R1+R2)C；暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，即輸出Vo的負向脈沖寬度T20.7R2C。因此，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱矩形波的占空比，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2R1，則D1/2，即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。2.分頻電路（圖2）CC4040分頻器分頻電路能將高頻脈沖變換為低頻脈沖，它可由觸發(fā)器以及計數器來完成。由于一個觸發(fā)器就是一個二分頻，N個觸發(fā)器就是 2n個分頻器。如果用計數器作分頻器，就要按進制數進行分頻CC4040是12位二進制串行計數器，所有計數器位為主從觸發(fā)器。計數器在時鐘下降 沿進行計數，CR為高電平時，對計數器進行清零。由于在時鐘輸入端使用斯密特觸發(fā)器，對脈沖上升和下降時間無限制。所有輸入和輸出均經過緩沖。4040引腳圖3.閃爍電路該電路包括一個LED發(fā)光二極管，電阻及地線，主要功能是每秒鐘閃爍一次，和數碼管數字跳動一致。4. 計數電路（圖3計數電路）整個計數器電路由個位計數器和十位計數器組成，它們都采用十進制計數器1、74LS160，是一個4位二進制的計數器，它具有異步清除端，與同步清除端不同的是，它不受時鐘脈沖控制，只要來有效電平，就立即清零，無需再等下一個計數脈沖的有效沿到來。具體功能如下：1).異步清零功能 只要（CR的非）有效電平到來，無論有無CP脈沖，輸出為“0”。在圖形符號中，CR的非的信號為CT=0，若接成七進制計數器，這里要特別注意，控制清零端的信號不是N-1（6），而是N（7）狀態(tài)。其實，很容易解釋，由于異步清零端信號一旦出現就立即生效，如剛出現0111，就立即送到（CR的非）端，使狀態(tài)變?yōu)?000。所以，清零信號是非常短暫的，僅是過度狀態(tài)，不能成為計數的一個狀態(tài)。清零端是低電平有效。（74160引腳圖）2).同步置數功能 當（LD的非）為有效電平時，計數功能被禁止，在CP脈沖上升沿作用下D0D3的數據被置入計數器并呈現在Q0Q3端。若接成七進制計數器，控制置數端的信號是N（7）狀態(tài)，如在D0D3置入0000，則在Q0Q3端呈現的數據就是0110。2、740074ls00從屬于TTL門系列.它是一個內部含有四個雙輸入的與非門芯片.其14腳接+5v電壓;7腳接地;其功能表達式可記為: 當AB都為高電平1時輸出為高電平0;當AB都為低電平0時輸出為高電平1;當AB異同時:即,一個為低電平0一個為高電平1時輸出為高電平1其內部結構如圖所示: (7400引腳圖)5. 譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將秒、分、計數器的輸出代碼進行翻譯，變成相應的數字。用于驅動七段共陽數碼管的譯碼器常用的有74LS47。工作電壓5V，74LS47是BCD-7譯碼器/驅動器，輸出高電平有效，專用于驅動LED七段共陰極顯示數碼管。若將秒、分、時計數器的每位輸出分別送到相應七段譯嗎管的輸入端，便可以進行不同數字的顯示。在譯碼管輸出與數碼管之間串聯(lián)電阻R作為限流電阻。（7447引腳圖）（數碼管引腳圖）四 安裝調試1.振蕩頻率調節(jié) 振蕩頻率是否約為lHz 調試振蕩器電路，用示波器觀察振蕩頻率輸出。2.分頻器調節(jié) 將振蕩輸出頻率送入各分頻器，觀察其輸出頻率是否符合設計要求3計數器和顯示器測試 將1Hz脈沖信號分別送入各級計數器的輸入端，通過顯示，觀察計數器和顯示器是否工作正常3.校準測試 調好計數電