電子秒表設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 電子秒表設(shè)計(jì)報(bào)告目錄1設(shè)計(jì)目的（1）2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求（2）3設(shè)計(jì)的方案的選擇和論證（3）4電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析（4） 4.1模塊總體方案設(shè)計(jì)（4） 4.1.1 555時(shí)鐘塊發(fā)生模設(shè)計(jì)（4） 4.1.2 輸出及顯示模塊（5） 4.1.3 控制電路設(shè)計(jì)（6） 4.2 所需的元器件 （7） 4.2.1 555定時(shí)器（7） 4.2.2 基本RS觸發(fā)器 （8） 4.2.3 譯碼器芯片（8）5總結(jié)及心得（9）6附錄（12） 6.1元器件列表（12） 6.2電路仿真圖：（13）7參考文獻(xiàn)（14）1設(shè)計(jì)目的1學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)器、譯碼器顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。2熟悉

2、555定時(shí)器的使用以及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，鞏固RS觸發(fā)器的功能以及特性，熟悉RS觸發(fā)器的使用和設(shè)計(jì)。3學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1利用555定時(shí)器制作一個(gè)所需頻率的時(shí)鐘發(fā)生裝置。2利用74LS248、74LS160和數(shù)碼顯示器接受555定時(shí)器輸出的計(jì)數(shù)脈沖，并顯示出來(lái)。3使用基本RS觸發(fā)器制作電子秒表的控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)開始計(jì)數(shù)，停止并保持計(jì)數(shù)和清零重新開始計(jì)數(shù)的功能。3設(shè)計(jì)的方案的選擇與論證整體設(shè)計(jì)布局框圖如下圖所示：圖3.1 整體設(shè)計(jì)布局框圖根據(jù)要求使用555定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖、使用74LS248、74LS160和數(shù)碼顯示器、利用基本RS觸發(fā)器制作電子秒表的控制開關(guān)。4電路設(shè)計(jì)計(jì)算與

3、分析 4.1模塊總體方案設(shè)計(jì) 4.1.1 555時(shí)鐘塊發(fā)生模設(shè)計(jì) 利用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多諧振蕩電路能夠完成時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的功能，通過(guò)調(diào)節(jié)電路中電阻電容值使多諧振蕩器的輸出信號(hào)頻率為4kHz。根據(jù)公式，取R1=7.215，R2=14.43可調(diào)電阻，C=10nF 構(gòu)成一個(gè)能產(chǎn)生頻率為4kHz的脈沖的多諧振蕩器。圖4.1 555時(shí)鐘發(fā)生模塊圖4.2 555時(shí)鐘脈沖波形4.1.2輸出及顯示模塊利用2個(gè)74LS160分別連接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，使用74LS248將一路的BCD碼轉(zhuǎn)換成七段碼，并通過(guò)兩個(gè)個(gè)數(shù)碼顯示器顯示0.19.9s的秒表數(shù)值。其中將555時(shí)鐘電路輸出的所需脈沖接入第一個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端，并將

4、第一個(gè)芯片的四個(gè)對(duì)應(yīng)輸出接入相應(yīng)的數(shù)碼顯示器的相應(yīng)端，構(gòu)成秒表的小數(shù)部分。第一個(gè)芯片的進(jìn)位輸出端再接入第二個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端，同第一片芯片，構(gòu)成電子秒表的個(gè)位顯示。圖4.3 輸出及顯示模塊4.1.3控制電路設(shè)計(jì) 利用基本RS觸發(fā)器生成控制電路：S有效時(shí)，則Q端輸出高電平，控制信號(hào)輸出到分頻電路，實(shí)現(xiàn)了“開始計(jì)數(shù)”；同時(shí)Q非端輸出的低電平使“清零并準(zhǔn)備重新開始計(jì)數(shù)”無(wú)效；R有效時(shí)，則時(shí)鐘信號(hào)被屏蔽，電子秒表保持當(dāng)前數(shù)值不變，同時(shí)允許“清零并準(zhǔn)備重新開始計(jì)數(shù)”信號(hào)輸入。先由兩個(gè)與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，再引入一對(duì)原反變量作為觸發(fā)器RS端的輸入，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)中無(wú)需觸發(fā)器保持狀態(tài)，這樣始終有RS=0，所

5、以便成功避免了出現(xiàn)不定狀態(tài)情況。在引入一個(gè)清零輸入，同非Q端與一個(gè)與非門相連作為每個(gè)74LS160清零端輸入，實(shí)現(xiàn)了在開始計(jì)數(shù)時(shí)，清零無(wú)效；暫停計(jì)數(shù)時(shí)，允許清零重新計(jì)數(shù)操作的功能。圖4.4 控制電路4.2所需元器件 4.2.1 555定時(shí)器 其結(jié)構(gòu)功能如圖圖4.5 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖 表4.1 555功能真值表RSTTHRTRIOUTTD0XX0導(dǎo)通1>23VCC>13VCC0導(dǎo)通1<23VCC>13VCC不變不變1<23VCC<13VCC1截止1>23VCC<13VCC1截止振蕩電路是數(shù)字秒表的核心部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率

6、R1 .R2 .C決定了多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率利用閉合回路中的負(fù)反饋?zhàn)饔每梢援a(chǎn)生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負(fù)反饋?zhàn)饔靡材墚a(chǎn)生自激振蕩，只要負(fù)反饋?zhàn)饔米銐驈?qiáng)。為了得到頻率更加準(zhǔn)確的頻率信號(hào)，加入了電容和電阻。 4.2.2基本RS觸發(fā)器用集成與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位的功能。 4.2.3譯碼器芯片（74LS160、74LS248）5總結(jié)及心得 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和連接圖以及芯片上的選擇。這個(gè)方案總共使用了74LS160兩個(gè)，數(shù)碼顯示器兩個(gè)，

7、555定時(shí)器一個(gè)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。 我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)

8、識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。 經(jīng)過(guò)幾天的模擬操作，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我們也失落過(guò)，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)長(zhǎng)。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。通過(guò)實(shí)習(xí)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識(shí)到老一輩電子設(shè)計(jì)為我們的社會(huì)付出。我想說(shuō)，設(shè)計(jì)確實(shí)有些辛苦，但苦中也有樂(lè)，在如今單一的理論學(xué)習(xí)中，很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，但我們可以，而且設(shè)計(jì)也是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，一起的工作可以讓我們有說(shuō)有笑，相互幫助，配合

9、默契，多少人間歡樂(lè)在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來(lái)天的合作，我感覺(jué)我和同學(xué)們之間的距離更加近了；我想說(shuō)，確實(shí)很累，但當(dāng)我們看到自己所做的成果時(shí)，心中也不免產(chǎn)生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會(huì)作出我們應(yīng)該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問(wèn)自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認(rèn)為設(shè)計(jì)的工作有些枯燥，但我們認(rèn)為無(wú)論干什么，只要人生活的有意義就可。社會(huì)需要我們，我們也可以為社會(huì)而工作。既然如此，那還有什么必要失落呢？于是我們決定沿著自己的路，執(zhí)著的走下去。同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的

10、離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是

11、困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問(wèn)題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我們表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！ 此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問(wèn)題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。 在此，感謝于老師的細(xì)心指導(dǎo)，也同樣謝謝其他各組同學(xué)的無(wú)私幫助！6附錄 6.1元器件列表：表6.1 元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量備注1蜂鳴器BUZZER 15000HZ2555定時(shí)器555_VIRTUAL Timer13與非門74LS00D54與門7409N15非門7404N16DCB碼顯示器DCD_HEX17七段碼顯示器SEVE_SEG_DECIMAL18DCB-七段碼譯碼器74LS248D19開關(guān)SPDT210電阻RESISTOR17.215K11114.43K12140013751014電感INDUCTOR10.2mH15電容CAP110nF16110n