電子秒表電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：電子秒表電路設(shè)計(jì)專 業(yè):學(xué)生姓名:自動(dòng)化082班學(xué)號(hào)：12起迄日期:20"年1月5日20門年1月14日指導(dǎo)教師：李軍紅電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：以中規(guī)模ttl集成電路、cmos集成電路和led數(shù)碼顯示器等為主要 部件設(shè)計(jì)一個(gè)電子秒表，電子秒表包括時(shí)基產(chǎn)生電路、電源電路、計(jì)數(shù)與譯 碼顯示電路和開關(guān)按鈕電路等，要求達(dá)到如下要求：（1）顯示分辨率為is / 100,統(tǒng)時(shí)鐘外接系頻率為lookhzo（2）計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為lh,六位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)為59m59.99so（3）系統(tǒng)設(shè)置啟/停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位

2、鍵用來(lái)清零，準(zhǔn)備重新計(jì)吋；啟動(dòng) 鍵實(shí)現(xiàn)“秒表開始計(jì)數(shù)”；停止鍵實(shí)現(xiàn)“停止計(jì)數(shù)，并保持計(jì)數(shù)顯示”。（4）不要用單片機(jī)去做。2. 對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表(或?qū)嵨?等硬件要求:設(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試或仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，語(yǔ)言 流暢簡(jiǎn)潔，文字不得少于3500字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使 用multisim軟件繪出原理圖(sch)，器件的選擇要有計(jì)算依據(jù)。3 主要參考文獻(xiàn)：要求按國(guó)標(biāo)gb 7714-87文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫。4.課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)起迄日期工作內(nèi)容12011.1.62011.1.7確定題目22011.1.82011.1.9查找資料，確定設(shè)計(jì)方案32

3、011.1.102010.113查找資料，完成既定方案，并檢定42011.1.14完成報(bào)告書主指導(dǎo)教師日期：年月日數(shù)字式秒表是一種常用的計(jì)時(shí)工具，以其價(jià)格低廉、走時(shí)準(zhǔn)確、使用方便、 功能多而廣泛用于體育比賽中，下文介紹了如何利用中小規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體 器件進(jìn)行數(shù)字式秒表的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)屮數(shù)字秒表的最大計(jì)時(shí)是59分59. 99秒， 也就是說(shuō)分辨率是0.01秒，最后計(jì)數(shù)結(jié)果用數(shù)碼管顯示，需要實(shí)現(xiàn)清零、啟動(dòng) 計(jì)時(shí)、暫停計(jì)時(shí)、繼續(xù)計(jì)時(shí)等功能。當(dāng)計(jì)時(shí)停止的時(shí)候，由開關(guān)給出一個(gè)清零信 號(hào)，使得所有顯示管全部清零在本次實(shí)驗(yàn)中由六片74ls160構(gòu)成兩個(gè)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù) 器來(lái)實(shí)現(xiàn)秒表的計(jì)數(shù)功

4、能。由于需要比較穩(wěn)定的信號(hào)，我們用555定時(shí)器與電阻 和電容組成的多諧振蕩器產(chǎn)生100ki1z的信號(hào)，用六個(gè)數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)，最后在 電路中加入了兩個(gè)控制開關(guān)一個(gè)控制電路的啟動(dòng)和暫停；另一個(gè)控制電路的清 零。電子式秒表摘要：電子式秒表是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，無(wú)機(jī)械 裝置，具有較長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。電子式秒表從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和 時(shí)序電路。本次實(shí)驗(yàn)所做電子式秒表由信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)和計(jì)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成。由于需要 比較穩(wěn)定的信號(hào)，所以信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器 構(gòu)成，信號(hào)頻率為lookhzo計(jì)時(shí)系統(tǒng)由計(jì)數(shù)器、譯碼

5、器、顯示器組成。計(jì)數(shù)器 由74 lsi60構(gòu)成，由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成了一百進(jìn)制和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用異 步進(jìn)位方式。譯碼器由74ls48構(gòu)成，顯示器由數(shù)碼管構(gòu)成。具體過(guò)程為：由晶 體震蕩器產(chǎn)生100khz脈沖信號(hào)，分頻為100khz后傳入計(jì)數(shù)系統(tǒng)，先進(jìn)入計(jì)數(shù)器, 然后傳入譯碼器，將4位信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管可顯示的7位信號(hào)，結(jié)果以“分”、 “秒”、“10毫秒”依次在數(shù)碼管顯示出來(lái)。該秒表最大計(jì)時(shí)值為59分59. 99 秒，“10毫秒”為一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成，“分”和“秒”為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組 成。關(guān)鍵詞：計(jì)時(shí) 精度計(jì)數(shù)器顯示器1綜述1. 1系統(tǒng)概述所為數(shù)字式秒表，所以必須有一個(gè)數(shù)字顯示。按設(shè)計(jì)要求，須用七

6、段數(shù)碼管 來(lái)做顯示器。題目要求最大記數(shù)值為59, 59, 99,那則需要六個(gè)數(shù)碼管。選擇信號(hào)發(fā)生器時(shí)，有兩種方案：一種是用晶體震蕩器，另一種方案是采用 集成電路555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器。其核心部分使用六個(gè) 74ls160計(jì)數(shù)器采用串聯(lián)方式構(gòu)成，這種連接方式簡(jiǎn)單，使用元器件數(shù)量少。由 于555定時(shí)器的比較器靈敏度較高，輸岀驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，再加上電路結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算比較方便，所以cp脈沖是由555多諧振蕩器產(chǎn)生的。數(shù)字式秒表實(shí)際上是一個(gè)頻率（100hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于數(shù)字式 秒表計(jì)數(shù)的需要，故需要在電路上加一個(gè)控制電路，該控制電路清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、 暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控

7、制功能，同時(shí)需要一個(gè)分頻電路把lookllz分成100i1z的時(shí) 間信號(hào)達(dá)到到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘 的總體圖如圖所示。由圖可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：555振蕩器和分 頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；秒表控制開關(guān)；一百進(jìn)制秒、六十進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六 十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器；以及秒、分的譯碼顯示部分等圖1總體設(shè)計(jì)思路2單元電路設(shè)計(jì)與分析2.1信號(hào)發(fā)生器2. 1. 1多諧振蕩器仿真圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們需要產(chǎn)生一個(gè)頻率為100rhz的信號(hào)，由于f=l/t,帶入 可以算出rl=500q, r2=300 q,加上一個(gè)100q的電位器來(lái)調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的精確 度。我們就可以得到一個(gè)頻

8、率為100m1z的脈沖了。2.2分頻器部分2. 2. 1分頻電路這里我們選擇用計(jì)數(shù)器74ls160芯片，通過(guò)乘數(shù)法或反饋置數(shù)法構(gòu)成1000 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。經(jīng)方案論證，本課程分頻電路選擇方案如下：1000進(jìn)制分頻器乘數(shù)法：將三片74ls160計(jì)數(shù)器直接級(jí)聯(lián)則可得到1000進(jìn)制分頻器。其電 路連接如圖3所示。圖3分頻電路2.3分、秒、毫秒計(jì)數(shù)器電路2. 3. 1計(jì)數(shù)器電路這里我們選擇用計(jì)數(shù)器74ls160芯片，通過(guò)乘數(shù)法或反饋置數(shù)法構(gòu)成100 進(jìn)制和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。經(jīng)方案論證，本課程計(jì)數(shù)器選擇方案如下：100進(jìn)制計(jì)數(shù)器乘數(shù)法：將兩片74ls160計(jì)數(shù)器直接級(jí)聯(lián)則可得到100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其電 路連接如

9、圖4。乘數(shù)法：將一片74ls160設(shè)置成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再將其與一片74ls160級(jí) 聯(lián)，即可得到一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其電路連接如圖5所示。74ls160d*03 o a o 0ooo 屋y a 3 q h hvee<0r9a 6i> cp»i:9.【44l4-4e：74ls46o馬 j*2 o v圖5 60進(jìn)制電路圖74ls160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器只需將兩片74ls160級(jí)聯(lián)即 可，而74ls161是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器的連接相對(duì)而言較復(fù)雜。 對(duì)于六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從電路圖屮我們同樣可以知道74ls160的連接比74ls161 的連接簡(jiǎn)單，相對(duì)而

10、言所需的元器件也少。綜上，我們選擇選擇了用74ls160 計(jì)數(shù)器。2.3.2計(jì)數(shù)器最終連線圖一百進(jìn)制和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器之間、六十進(jìn)制和一百進(jìn)制之間的接法如下圖6 所示。曲：:：汩：牯：樺松：枷林：:習(xí)枷:圖6分秒計(jì)數(shù)電路圖2.4譯碼部分 2.4. 1 譯碼器電路在這里我們采用74ls48d和rpack來(lái)構(gòu)成譯碼部分，其仿真電路圖如圖7 所示。rpack 7r3180 0rpack8r7 180 0 : f o v$999999：:：$888868：d aw:rpack 7'、wpackg.5588*3：:d冷t f 9 9 <swa vggrpac&7 u3 : 74ls4

11、8d匸:.9898998： 74ls48d： ： ： ： ： ：§r8180 0 :r4 180 0<37 =s e7r5180 a:i iilli rpacfc? r1180 0 :：$988888. <« w a 5v圖7譯碼電路圖2.5數(shù)碼管部分2.5. 1 顯示器匹配電路圖本設(shè)計(jì)采用共陰數(shù)碼管與74ls48匹配。其連接圖如圖8所示。ds圖8顯示器皮匹趾電路圖2. 5. 2 譯碼器與數(shù)碼管匹配電路的仿真圖u19nua b cdefoh:rpack7： 1800u67sls48d 書 1 t:- r7噥8 二 1b0qsidjdiblfllfz s58888

12、5：74ls48d*;u4遷二士 jvc(74ls48du18r8 1800u3：<s7-stu25v<si ms7圖9譯碼管與數(shù)碼管匹配電路圖3系統(tǒng)綜述3.1系統(tǒng)綜述j1控制數(shù)字秒表的啟動(dòng)和停止,j2控制數(shù)字秒表的清零復(fù)位。開始時(shí)把j1j2 合上，由555多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，運(yùn)行本電路，數(shù)字秒表正在計(jì)數(shù)。j1打開，脈沖不能給上而的計(jì)數(shù)電路，整個(gè)電路暫停計(jì)數(shù)，閉合j1,電路 重新獲得脈沖信號(hào)，開始計(jì)數(shù)，當(dāng)j1開關(guān)閉合，把開關(guān)j2開關(guān)打開，那將給計(jì) 數(shù)電路中的74ls160的清零信號(hào)，開始計(jì)數(shù)，當(dāng)j1開關(guān)閉合，j2開關(guān)打開，那 將給計(jì)數(shù)器清零，于是我們就用兩個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電路的

13、清零、啟動(dòng)、計(jì)時(shí)、 暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能。4結(jié)束語(yǔ)4. 1總結(jié)語(yǔ)通過(guò)一周半的設(shè)計(jì)，總算是有了一個(gè)結(jié)果。方案和結(jié)果都讓我們比較滿意, 完成了所有的設(shè)計(jì)要求：1 秒表最大計(jì)時(shí)值為59分59. 99秒；2. 6位數(shù)碼管顯 示，分辨率為0.01秒；3具有清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能； 4.控制操作鍵不超過(guò)二個(gè)。在這次課題設(shè)計(jì)中，我進(jìn)行不斷的研究與探索而成 的。實(shí)現(xiàn)了電路的最簡(jiǎn)潔，使電路圖簡(jiǎn)單易懂。但是，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程屮也遇到 不少的麻煩，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的檢查和排除，最終實(shí)現(xiàn)了部分功能。收獲與體會(huì)一周半的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，留給我們組印象最深的是：要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的 電路，必須要有扎實(shí)的知識(shí)基

14、礎(chǔ)，要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn) 中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決，同時(shí)還需要有耐心和毅力。課設(shè)過(guò)程中，我們深刻 的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮到齊個(gè)元器件的功能和特性，要翻閱大量資料， 參考別人的經(jīng)驗(yàn)。只有這樣才能把自己的電路設(shè)計(jì)的完美。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我 們了解了關(guān)于數(shù)字秒表的原理與設(shè)計(jì)理念。在此次的數(shù)字秒表設(shè)計(jì)過(guò)程中，更進(jìn) 一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法?？傮w來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我們對(duì)許多電路都有了大概的了解，也 熟練了常用繪圖軟件的使用，加深了我們對(duì)專業(yè)的了解，培養(yǎng)了我們學(xué)習(xí)的興趣; 我們還認(rèn)識(shí)

15、到，雖然“萬(wàn)事開頭難”，但只要我們沉著冷靜，團(tuán)結(jié)一致，耐心、 細(xì)心地找到突破口，最終問(wèn)題是一定能解決的；同時(shí)我們還認(rèn)識(shí)到，一個(gè)人的力 量永遠(yuǎn)都是有限的，一個(gè)人的知識(shí)也總是有局限性的，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)的團(tuán) 隊(duì)合作，我們深深地體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的力量，也讓我們體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作的快樂(lè)！參考文獻(xiàn)1 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京：高等教育出版社2 孫梅生，李美鶯，徐振英.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)m.北京：高等教育出版 社3 梁宗善.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)m.武漢：華中理工大學(xué)出版社4 張玉璞，李慶常.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)m.北京：北京理工大學(xué)出版社5 曹漢房，陳亞奎.數(shù)電技術(shù)教程m.北京：電子工業(yè)出版社翟安連

16、.應(yīng)用電子技術(shù)m.北京：科學(xué)出版社蔡惟錚.集成電子技術(shù)m.北京：高等教育出版社工hlnn0 081 二：。<總-:性 flsav - 08»/:1as?:s-js*巧：n :9左章宅一-zg童總原理圖s l xh3 < >7(frtrbnjcoohh.iua-l*b曲n ao co'a303jiashvujy.n. mijy 0：m dt(h的a3siaay st it"7t "tt tto:wifti"的oua/w- ma- ri-、料j ?trn- -awi- 2s is c c 1 a3avot7rtttttvrjo:w(

17、io m liftw 0q 3 h y 那 9ls?:xhxo-tmil (fytri-郅9lsj0z:柏y存e：l o-r (fwl- kpl-1* a3hy 堆 翌:0 osrsm -器黑器wd 3 h v/miffifq08»:1o&fsm 0；m74ls160d j*«fe.3§.2. j2f3t 4(10 a皿3a、r59lsi龍h< oa 3 35 y 01oj:;3loq 95p£ ml：卜9 o«i-r1 - .hw -<naaa am3»vcj -lruqlxodvlia100h20j©-leon附錄2元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1u19, u23seven seg decimal.com.k orange22u17, u18seven seg decimal com k green23u13,u16seven se