數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)及仿真秒表

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《電子電路CAD》

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

學(xué)院:電力學(xué)院

專業(yè):電子科學(xué)與技術(shù)

學(xué)期：-第一學(xué)期

學(xué)號(hào):10919

姓名:胡玉西

指導(dǎo)老師:譚聯(lián)

目錄

第一章設(shè)計(jì)概述(2)

1.1課題說明(2)

1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容(2)

1.3設(shè)計(jì)要求(2)

1.4總體設(shè)計(jì)思路(2)

第二章單元電路的設(shè)計(jì)(3)

2.1分頻進(jìn)位功能的實(shí)現(xiàn)(3)

2.2分頻電路(4)

2.3計(jì)數(shù)電路(4)

2.4計(jì)數(shù)清零功能的實(shí)現(xiàn)(4)

2.5開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(5)

第三章原理圖繪制(6)

第四章仿真圖

總結(jié)(10)

(10)

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求：

1.1課題說明：

在體育比賽、時(shí)間準(zhǔn)確測(cè)量等場(chǎng)合一般要求計(jì)時(shí)精度到1%秒（即10ms）甚至更高的計(jì)時(shí)裝置，數(shù)字秒表是一種精確的計(jì)時(shí)儀表，能夠擔(dān)當(dāng)此任。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)以數(shù)字方式顯示的計(jì)時(shí)器，即數(shù)字秒表。

1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：

a)數(shù)字秒表需求分析，信號(hào)及屬性定義；

b)電路原理設(shè)計(jì)、分析、參數(shù)計(jì)算，畫出電路原理圖；

c)電路安裝與實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

1.3設(shè)計(jì)要求：

d)

量程99.99S，計(jì)時(shí)精度1%秒，計(jì)時(shí)結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示，十進(jìn)制格式；

e)

設(shè)置啟動(dòng)、清除信號(hào)，清除信號(hào)使輸出結(jié)果，使電路復(fù)位到初始狀態(tài)；

f)

設(shè)置暫停、停止信號(hào)，暫停、停止時(shí)均保持當(dāng)前結(jié)果，直到清除信號(hào)有效時(shí)止；

1.4總體設(shè)計(jì)思路：

數(shù)字秒表由4個(gè)部分組成：精確的時(shí)鐘源、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、七段碼或液晶顯示電路。

時(shí)鐘源產(chǎn)生符合精度要求的基準(zhǔn)時(shí)鐘，本設(shè)計(jì)中取10毫秒即可。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器需要4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)十進(jìn)制位，輸出為BCD碼。若采用七段碼顯示器則譯碼器完成BCD到七段碼的譯碼，由4位顯示電路動(dòng)態(tài)顯示結(jié)果。

綜上所述，數(shù)字秒表應(yīng)具有以下結(jié)構(gòu)（如圖1所示）：

圖1

2.單元電路設(shè)計(jì)：

2.1分頻、進(jìn)位功能的實(shí)現(xiàn)：

數(shù)字秒表由四部分組成：精確的時(shí)鐘源，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼器，七段碼顯示電路。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，74ls90芯片具有2-5-10進(jìn)制功能，

由5片74ls90芯片構(gòu)成分頻、計(jì)數(shù)電路，第一片74ls90芯片將直接輸入的1000HZ脈沖源分成100HZ，后四片74ls90芯片再逐次進(jìn)行10H、1HZ、0.1HZ的分頻工作，與此同時(shí)后4片74ls90芯片組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器與四個(gè)終端顯示由七段譯碼顯示器連接以顯示電路輸出結(jié)果。

74ls90功能表：

12

9

8

11

1212

ABQA

QB

QC

QD

U6A

74LS08

1

2

3

圖274ls90管腳圖

表174ls90BCD十進(jìn)制計(jì)

數(shù)時(shí)序

2.2分頻電路

如圖3：

01234567890000000011000011110000110011000101010101

圖3

2.3計(jì)數(shù)電路：

此電路需要4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，4個(gè)計(jì)數(shù)器由低位到高位連接起來，每一級(jí)的輸入脈沖是前一級(jí)的十分之一，輸出則需要正確連接七段碼顯示電路，其電路如圖4。

圖4（注：12，9，8，11腳分別接數(shù)碼管）2.4計(jì)數(shù)、清零功能的實(shí)現(xiàn)：

將CKB與Q0相連，時(shí)鐘脈沖從CKA輸入，構(gòu)成8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74ls90有兩個(gè)清零端R0(1)、R0(2)和兩個(gè)置九端R9(1)、R9(2)。在此電路中僅使用其清零功能見表2：

表2

當(dāng)R0(1)R0(2)都接高電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)清零功能。當(dāng)R0(1)R0(2)都接低電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。故將4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的R0(1)R0(2)相連，由開關(guān)S2控制，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和清零功能。

2.5開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路如圖5：

圖5

當(dāng)S1打開時(shí)，脈沖不能夠經(jīng)過與門，計(jì)數(shù)電路就會(huì)停止，實(shí)現(xiàn)暫停功能，當(dāng)S1閉合時(shí)，恢復(fù)計(jì)數(shù)；當(dāng)S1閉合，S2斷開時(shí)，R0(1)R0(2)都接低電平，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。當(dāng)S1閉合，S2閉合時(shí)，R0(1)R0(2)都接高電平，實(shí)現(xiàn)清零功能。將S1和S2想與是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)電路處于暫停狀態(tài)時(shí)不能使用清零功能。

2.6總體電路設(shè)計(jì)：

U6A

把三部分電路連接起來就得到了整個(gè)秒表的電路圖（如圖6）。

圖6

首先S1為斷開狀態(tài)，S2也為斷開狀態(tài)，秒表顯示為四個(gè)0，即清零狀態(tài)；這時(shí)如果突然將S1閉合，則秒表開始工作，如果再將S1斷開的話，秒表就會(huì)清零；要想將秒表暫停，先把S1閉合，再將S2閉合即可。

系統(tǒng)仿真如下：

開關(guān)1、2均閉合清零，開關(guān)2打開開始計(jì)時(shí)：

開關(guān)1、2均打開時(shí)清零，此時(shí)閉合1繼續(xù)計(jì)時(shí)：

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