數(shù)字秒表課程設計報告

1、電子課程設計電子技術(shù)課程設計題目：數(shù)字秒表設計專業(yè)：電氣工程系班級：本電氣自動化 126姓名：黎梓浩學號：11指導老師：鐘立華小組成員：曾志輝麥照文黎梓浩成績：1電子課程設計目錄摘要，關(guān)鍵詞，引言3一 設計目的3二 設計總體框圖4三 設計原理及說明4四 單元電路設計5五 器件選擇9六 設計電路圖9七 安裝與調(diào)試9八 設計心得與體會10九 參考文獻11十 附錄（實物圖、原理圖）122電子課程設計摘要：本文的數(shù)字秒表設計是利用數(shù)字電路，實現(xiàn)時、分、秒計時功能的裝置。 具有較長的使用壽命，因此得到了廣泛的應用。關(guān)鍵詞：計時精確 計數(shù)器顯示器 74LS160引言： 在科技高度發(fā)展的今天， 集成電路和計

2、算機應用得到了高速發(fā)展。尤其是計算機應用的發(fā)展。 它在人們?nèi)粘Ｉ钪幸阎饾u嶄露頭角， 大多數(shù)電子產(chǎn)品多是有計算機電路組成，如：手機、 mp3 等。而且將來的不久他們的身影將會頻繁的出現(xiàn)在我們身邊。 各種家用電器多會實現(xiàn)微電腦技術(shù)。 電腦各部分在工作時多是一時間為基準的。 本文就是基于計算機電路的時鐘脈沖信號、 狀態(tài)控制等原理設計出的數(shù)字秒表。 秒表在很多領域充當一個重要角色。 在各種比賽中對秒表的精確度要求很高， 尤其是一些科學實驗， 他們對時間精確度達到了幾納秒級別。一設計目的1.了解數(shù)字秒表的主體電路的組成及工作原理；2.熟悉集成電路及有關(guān)電子原件的使用；3.學習和掌握數(shù)字電路中的時鐘發(fā)生

3、器及計數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應用；4.掌握電子電路一般設計方法和設計流程；5.掌握 protel 等繪圖軟件的使用。3電子課程設計二設計總體框圖信號源控制電路計數(shù)電路譯碼電路顯示電路三設計原理及說明數(shù)字秒表具有操作方便、 使用簡單、計數(shù)精準等使用優(yōu)點， 在日常生活 中的到了廣泛認可和使用。數(shù)字秒表的設計屬于中規(guī)模集成芯片設計。本設計中CP 脈沖采用 555 多諧振蕩方波脈沖，頻率為100Hz。如果需要更精確的計數(shù)條件，可以選擇石英晶振輸入。主計時電路采用3 片 74LS160 構(gòu)成的同步清零計數(shù)器，毫秒計數(shù)級為100 進制，即毫秒計數(shù)100 次向上進 1，依此類推，秒計數(shù)為60 進制。輸

4、出為 3片 7448 芯片匹配 3 枚共陰極數(shù)碼管。其中最小計時精度為0.01S（即 10mS），能滿足一般的計時場合使用。最大計時時長為59 秒 9，超過 1 分鐘重新從 0 開始計數(shù)。暫停功能采用阻斷CP 脈沖輸入設置，具有較高的優(yōu)先級。清零功能用與非門并聯(lián)計數(shù)器同步清零 （清零時控制脈沖為高， 計數(shù)器內(nèi)部清零脈沖為無效的高狀態(tài)，計數(shù)器被強制清零） ，由雙向開關(guān)控制，在任意時間可以使用（不管暫停與否）。4電子課程設計四 單元電路設計1.555 定時器555 定時器是一種多用途的數(shù)字 -模擬混合集成電路，用它能方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、 單穩(wěn)態(tài)觸器和多諧振蕩器。它的電源電壓范圍寬，可在 4.5

5、V16V 工作，輸出驅(qū)動電流大約為 200mA，因而它的輸出可與TTL 、 CMOS 或者模擬電路電平兼容。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓 VCC /3和 2VCC /3 。由于使用靈活方便，所以它在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領域得到廣泛的應用。實驗所需信號時頻率為100Hz 的信號，周期為 0.01s 的信號源。555 時鐘電路可以構(gòu)成多諧振蕩器，真值表如下：RSTTHRTRIOUTTD0XX0導通1>2/3VCC>1/3VCC0導通1<2/3VCC>1/3VC

6、C不變不變1<2/3VCC<1/3VCC1截止1>2/3VCC<1/3VCC1截止注明： 6 腳為 THR ，觸發(fā)器輸入端，低電平有效。2 腳為 TRI ，閥值輸入端，高電平有效。 4 腳為 RST ，總復位端，低電平有效。7 腳為 DIS ，放電端。 5 腳為 CON ，控制端。 1 腳接地， 8 腳接電源。3 腳為輸出端。TD 為內(nèi)部三極管。2. 十進制 BCD 碼計數(shù)器 74LS160計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中使用最多的時序電路。它是由觸發(fā)器和控制門組成。它不僅可以用來計數(shù)，還可以用于數(shù)字系統(tǒng)的定時、分頻執(zhí)行數(shù)字運算等。計數(shù)器的種類繁多， 分類方法也有多種。 按計數(shù)器中的

7、觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)次序可分5電子課程設計為異步和同步計數(shù)器； 按計數(shù)器的編碼方法分為二進制、 十進制和其它進制計數(shù)器；按計數(shù)過程中的數(shù)字增減分為加法與減法計數(shù)器。 本次課設所用的 74LS160 就是同步置數(shù)、異步清零的。因為 74LS160 兼有異步清零和同步置數(shù)功能，所以置零法和置數(shù)發(fā)均可采用。74LS160 的管腳圖及功能表如下：0XXXXXXXX00 0010XXDCBADCBA110XXXXXX保 持11X0XXXXX保 持1111XXXX計 數(shù)74LS160 為異步清零計數(shù)器，即RD 端輸入低電平，不受CP 控制，輸出端立即全部為“ 0”，功能表第一行。 74LS160 具有同步預置功能，

8、在端無效時，端輸入低電平， 在時鐘共同作用下， CP 上跳后計數(shù)器狀態(tài)等于預置輸入DCBA, 即所謂“同步”預置功能（第二行） 。RD 和 LD 都無效， ET 或 EP 任意一個為低電平， 計數(shù)器處于保持功能， 即輸出狀態(tài)不變。 只有 4 個控制輸入都為高電平，計數(shù)器實現(xiàn)模10 加法計數(shù)。=1001 時， RCO=1。6電子課程設計3. 74LS48 譯碼顯示器本設計中選用的74LS48是 BCD 碼七段譯碼器兼驅(qū)動器，輸出端（Ya Yg ）為高電效，可驅(qū)動共陰極LED顯示器。74LS48 引腳圖7448功能表十進制數(shù)輸入BI/RBO輸出備注或功能LTRBIDCBAabcdefg0HH000

9、0H11111101HX0001H01100002HX0010H11011013HX0011H11110014HX0100H01100115HX0101H10110116HX0110H00111117HX0111H11100008HX1000H111111119HX1001H1100011BIXXXXXXL00000002RBIHL0000L000000003LTLXXXXXH111111147電子課程設計4.七段數(shù)碼管（共陰）顯示器采用七段發(fā)光二極管顯示器， 它可直接顯示出譯碼器輸出的十進制數(shù)。七段發(fā)光顯示器有共陽和共陰兩種接法。與 74LS48 譯碼器配套的顯示器為共陰型。七段顯示器的外引

10、線排列圖和 7 段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)分別如圖。數(shù)碼顯示與發(fā)光段之間的對應關(guān)系如下表所示。BCD 數(shù)碼管顯示數(shù)碼發(fā)光管BCD 碼顯示數(shù)碼發(fā)光管00000abcdef01015acdfg00011bc01106cdefg00102abdeg01117abc00113abcdg10008abcdefg01004bcfg10019abcfg七段數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹(共陰 ):七段數(shù)碼管內(nèi)部由發(fā)光二極管構(gòu)成。在發(fā)光二極管兩端加上適當?shù)碾妷簳r，就會發(fā)光。8電子課程設計五器件選擇74LS1603 片74LS483 片七段管3 片1k 歐電阻28 個雙向開關(guān)9 個555 定時器1 個導線若干六設計電路圖七安裝與調(diào)試故障

11、 1：脈沖發(fā)生器（晶體振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器）沒法實現(xiàn)0.01s 的脈沖信號。9電子課程設計排除方法：適當?shù)倪x取定值電阻、電容的大小、檢查線路是否接線正確。故障 2：數(shù)碼管不顯示排除方法：檢查 LED數(shù)碼管接入是否錯誤， 檢查接入保護電阻是否正確檢查譯碼器和計數(shù)器是否連接正確。故障 3：數(shù)碼管顯示后，分進位顯示錯誤，無法正常進位排除方法：檢查各個進位線路是否正常連接，六十進制是否正常。故障 4：不能正常分頻排除方法：檢查74LS160 做分頻器是的引腳是否正確。故障 5：數(shù)碼管顯示亂碼。排除方法：對計數(shù)器正確接線，調(diào)整數(shù)碼管的陰陽極接線（按共陰極接線方法接線）。故障 6：八段器的 LED數(shù)碼管

12、的小數(shù)點無法顯示。排除方法：此次設計選擇的數(shù)碼管是共陰極的。在小數(shù)點對應的管腳與電源之間接一個 10 歐姆的電阻。八設計心得與體會歷時兩周的課程設計終于結(jié)束了，這給我?guī)砗芏喔惺芎腕w會。在自己動手設計實物時，我才體會到要有一定的知識基礎和一些輔助的課外知識，要熟練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進行分析解決。我們在設計總電路結(jié)構(gòu)和各個單元電路的連接上花費了大量時間。動手過程中，我深刻的體會到在設計過程中，要考慮到各個元器件的功能和特性，要翻閱大量資料，參考別人10電子課程設計的經(jīng)驗，只有這樣才能把自己的電路設計的成功。通過這次對數(shù)字式秒表的設計與制作，令我逐漸了解并明白設計電路的

13、程序， 也讓我了解了關(guān)于數(shù)字秒表的設計結(jié)構(gòu)和原理，更進一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)、管腳圖、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。 而且這些知識是對我們大學生來說十分寶貴的實踐經(jīng)驗，是無法在課堂上獲得的， 是現(xiàn)今社會最重視的同時也是我們最需要提高的部分。在設計電路中完成電路圖只是完成了設計的一小部分， 更加困難的是對電路的驗證和糾錯， 在這過程中我接觸到了很多未接觸過的檢查方法和思想。 接線的時候一定要細心， 不要接錯，同時也要學會如何判別芯片的功能， 要是芯片不具備要求的功能，或者，不匹配，即使接線再正確也出不來結(jié)果。最后總結(jié)一下，通過這次課程設計學習，我感覺電子設計不是一件簡單易行的事情，是有很大學問的。通過芯片的使用，和或復雜或簡單的接線方法，不同的變量，一樣的實現(xiàn)思路。然后，這次課程設計令我對電路設計都有了更加深入的了解，在平時的理論學習中遇到的問題都大概解決了，提高了我的對問題的思考能力和想象能力還有對