數(shù)電課程設(shè)計(jì)帶proteus仿真的電子秒表設(shè)計(jì)00.0099.99文檔

課程設(shè)計(jì)課程：數(shù)電課程設(shè)計(jì)題目：電子秒表

目錄第1章設(shè)計(jì)要求.第2章設(shè)計(jì)方案.第3章總電路設(shè)計(jì)思路第4章分解電路的設(shè)計(jì)及說明.第5章電路的仿真第6章設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會.參考文獻(xiàn)：附錄：..

.第1章設(shè)計(jì)要求結(jié)合數(shù)字邏輯電路知識，設(shè)計(jì)或分析下述功能電路，利用Proteus軟件對電路進(jìn)行功能仿真，并基于仿真結(jié)果對電路進(jìn)行功能改進(jìn)。給出仿真機(jī)及分析過程及結(jié)果。設(shè)計(jì)參數(shù)：1.設(shè)計(jì)可控的計(jì)數(shù)器（定時(shí)器）、分頻器、鍵去抖電路和動(dòng)態(tài)掃描顯示電路；2.設(shè)計(jì)系統(tǒng)頂層電路；3.進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真；4.對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求：1.分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的結(jié)構(gòu)方案，對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較并考慮器件的來源，敲定可行方案。.

.3.設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。第2章設(shè)計(jì)方案方案一：實(shí)現(xiàn)秒表的功能有很多種，該方案采用的是用555定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)1000HZ的秒脈沖，然后通過分頻電路接到延時(shí)電路上，跟一個(gè)去抖電路連接在一起，輸出給74160做觸發(fā)信號，與另一個(gè)74160連接組成，然后把輸出端分別連接到7448譯碼器上，通過共陰極七段數(shù)碼管來顯示結(jié)果，算選用的器件便宜，精度小于5%，可實(shí)現(xiàn)0-59秒的計(jì)時(shí)，另有啟動(dòng)、暫停、和清零三個(gè)功能。但在電路仿真過程中不是很順利，仿真結(jié)果與自己的設(shè)想有所出入，故方案一僅在設(shè)計(jì)總結(jié)及評估中提及。方案二：利用555定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)100HZ脈沖；設(shè)計(jì)秒邏輯電路實(shí)現(xiàn)時(shí)間的正確顯示功能；設(shè)計(jì)秒校時(shí)電路對電子秒表顯示時(shí)間進(jìn)行基本校正，經(jīng)7448譯碼后通過共陰極七段數(shù)碼管來顯示結(jié)果。該電子秒表可以準(zhǔn)確的顯示00.00-99.99s，可手動(dòng)啟動(dòng)、暫停、清零等。第3章總電路設(shè)計(jì)思路.

.該數(shù)字式秒表電路的工作原理：由555定時(shí)器產(chǎn)生100Hz脈沖信號,作為10毫秒的計(jì)時(shí)脈沖；10毫秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿10后，向100毫秒計(jì)數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位脈沖；100毫秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿10后，向1秒計(jì)數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位脈沖；1秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿10后，向10秒計(jì)數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位脈沖。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)顯示譯碼器譯碼后送顯示器顯示。該電路設(shè)置兩個(gè)控制鍵“SW1”,“SW2”。鍵“SW1”控制電路的清零功能，鍵“SW2”控制電路的暫停功能。顯示器譯碼器顯示器譯碼器顯示器顯示器譯碼器譯碼器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器清零暫停脈沖發(fā)生器圖3-1數(shù)字式秒表電路的結(jié)構(gòu)框圖第4章分解電路的設(shè)計(jì)與說明○100HZ1脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)時(shí)鐘發(fā)生器是模擬—數(shù)字混合式集成電路。用555定時(shí)器構(gòu)成的自激式多諧振蕩器，是一種性能較好的時(shí)鐘源。.

.U08R2R34523CCVRQ2.05k2.0k7DCR1CVTR5.1kDNG6TH1555C1C20.01u1u555組成的脈沖信號發(fā)生器T1=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C;T2=R2Cln2=0.7R2C;T=T1+T2;輸出脈沖的占空比q為，q=T1/T2=(R1+R2)/(R1+2R2)我選用的參數(shù)為：R1=2.05K+2K=4.05K.

.R2=5.1K,C=1u，f=1/0.7（R1+2R2）C=100HZ○計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)2計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件,它不僅可用來計(jì)脈沖數(shù),還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí),分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能.計(jì)數(shù)器種類很多.按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來分,有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器.根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同,分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器.根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢,又分為加法,減法和可逆計(jì)數(shù)器.還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等等。40192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，40192上的Rd控制端是異步清零端，高電平有效；Ld輸入端是異步預(yù)置數(shù)控制端，低電平有效；預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端包括D3、D2、D1和D0，D3為最高位，D0為最低位；C0端是進(jìn)位輸出端，低電平有效；B0端是借位輸出端，低電平有效；計(jì)數(shù)結(jié)果從Q3、Q2、Q1和Q0端輸出，Q3為最高位，Q0為最低位。當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖從CPU輸入時(shí)，集成芯片實(shí)現(xiàn)加法計(jì)數(shù)過程，計(jì)數(shù)過程為0000-1001-0000。40192集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能如表3-2所示。表中“↑”表示時(shí)鐘脈沖的上升沿。表3-240192邏輯功能表清零預(yù)置使能預(yù)置數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出RDLDCPCPDD3D2D1D0QQ2QQ0u31H×××××××LLLLLL××DCBADCBA.

.LH↑H××××加法計(jì)數(shù)LHH↑××××加法計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)功能主要利用十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器40192來實(shí)現(xiàn)。因要求電子秒表顯示時(shí)間為00：00—99：99秒，因此需四片40192芯片，其與譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示00：00—99:99秒。通過不同的連接方式，40192可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助RD對計(jì)數(shù)器清零。由四片40192芯片構(gòu)成的計(jì)數(shù)器電路如下圖所示32113211321132113267326732673267U5U6U8U7ABCDQQQQDUCCTTABCDQQQQDUCCTTABCDQQQQDUCCTTABCDQQQQDUCCTT40192401924019240192DUDARAKKEOLLLLCCCDUDAAKKEOLLLLCCCRDUDARAKKEOLLLLCCCDUDARAKKEOLLLLCCCABCD5109ABCD5109ABCD5109ABCD51091154411544154411544111111111111140192構(gòu)成的計(jì)數(shù)器○譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路的設(shè)計(jì)3計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用74××48作為顯示譯碼電路，選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。.

.7448引腳圖448管腳功能介紹如下：LED數(shù)碼顯示管LT：試燈輸入端，當(dāng)T=0時(shí)，不管其他各個(gè)輸入端輸入如何，輸出顯示為‘8’，正常顯示時(shí)該端應(yīng)輸入高電平。RBI端稱為動(dòng)態(tài)消零輸入端。BI/RBO動(dòng)態(tài)清零輸出端，該端主要作為多位顯示中的多個(gè)譯碼器動(dòng)態(tài)消零連接。A、B、C、D、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。8421BCD碼對應(yīng)的顯示圖：8421BCD碼對應(yīng)的顯示圖.

.譯碼顯示器電路由于設(shè)計(jì)中要有分頻器、按鍵去抖電路兩個(gè)要求，我所設(shè)計(jì)的方案二沒有應(yīng)用到，但方案一中有這兩個(gè)子電路，故下面將作介紹。○分頻器設(shè)計(jì)474LS90為2-5-10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，作為十進(jìn)制進(jìn)行分頻。74LS90是異步二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。通過不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還右借助R（1）、R（2）對00計(jì)數(shù)器清零，借助S（1）、S（2）將計(jì)數(shù)器置9。99.

.其具體功詳述如下：（1）計(jì)數(shù)脈沖從CP輸入，Q作為輸出端，為A1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（2）計(jì)數(shù)脈沖從CP輸入，QQQ作為輸出端，DLH2為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。（3）若將CP和Q相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP輸入，12AQ、Q、Q、Q作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十BDCA進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。（4）若將CP與Q相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP輸入，21DQ、Q、Q、Q作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十CADB進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。（5）清零、置9功能。a)異步清零當(dāng)R（1）、R（2）均為“1”；S（1）、S（2）中有9009“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QQQQ=0000。DCBAb)置9功能當(dāng)S（1）、S（2）均為“1”；R（1）、R（2）中0990有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QQQQ=1001.DCBA下圖為方案一分頻器截圖，由555定時(shí)器產(chǎn)生的1000HZ信號輸入到第一片74LS90的CKA端，從第三片74LS90的Q3端輸出，經(jīng)過分頻后便產(chǎn)生了1HZ的時(shí)鐘信號。.

.U2U11U12141129814112981411298CKACKBQ0Q1Q2Q3CKACKBQ0Q1Q2Q3CKACKBQ0Q1Q2Q3111111236723672367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)R0(1)R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9074LS9074LS90○按鍵去抖電路5系統(tǒng)的控制開關(guān)我選擇的是單刀雙擲開關(guān)，然后接一個(gè)抖動(dòng)消除電路，控制秒表的計(jì)數(shù)和停止。它的一路輸出Q作為延遲電路的輸入，按動(dòng)按鈕開關(guān)J1時(shí)（接地），則門U2B輸出Q=0；門U1B輸出Q’=1，狀態(tài)保持不變。再按動(dòng)按鈕開關(guān)時(shí)；則Q由0變?yōu)?，輸出U4A開啟，為計(jì)數(shù)器啟動(dòng)作為準(zhǔn)備。Q由0變1，啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。基本RS觸發(fā)器在電子秒表中的職能是啟動(dòng)和停止秒表的工作。下圖為方案一按鍵去抖電路截圖部分，圖中單刀雙擲開關(guān)可以停止秒表工作。.

.U3:A12374HC08R4100kSW1U8:A12SW-SPDT374S00U8:B45674S00R5100k第5章電路的仿真方案二仿真全圖：3210543210543210543210541111911111191111119111111911U1U2U3U4ABCDEFGQQQQQQQABCDEFGQQQQQQQABCDEFGQQQQQQQABCDEFGQQQQQQQ7448744874487448U0OBOBOBOB8RI/BTRIRIRIR2R3/IBT/IBT/IBTABCDIBRLABCDBRLABCDBRLABCDBRL4523QRCCV2.05k2.0k71264537126453712645371264537DCR1CVTR5.1kDNG6TH321132323211326732671132671132671555U5U6U8U7ABCDQQQQDUCCTTABCDQQQQDUCCTTABCDQQQQDUCCTTABCDQQQQDUCCTT40192401924019240192C1DUDRARRRC2DUDAAKKEOLLLLCCCDUDAAKKEOLLLLCCCDUDAAKKEOLLLLCCC0.01uAKKEOLLLLCCC1uABCD5109ABCD5109ABCD5109ABCD510911544115441544154411111111111111U10:A2SW23174LS08SW-SPDTSW1SW-SPDT.

.方案一仿真全圖：U1U2U11U12R18452371411298141129814112981.5RCCVQCKACKBQ0Q1Q2Q3CKACKBQ0Q1Q2Q3CKACKBQ0Q1Q2Q3DC111111236723672367R3CVTRR0(1)R0(2)R9(1)R9(2)R0(1)R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)R0(2)R9(1)R9(2)30kDNG6TH74LS9074LS9074LS90R2155557kC110nC210nU3:AU4:AU4:B321054111191112U1031234ABCDEFGQQQQQQQU7744874LS0474LS0474HC08R4OB100kRI/BTABCDBIRLU5NANDU6SW13456141312111571264531312111097126453D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3ABCDBI/RBORBILTQAU8:AQBQCQDQEQFQGSW-SPDT123RCO7102911514ENPENTCLKLOADMRU974S00744834561413121115D0Q0Q1Q2Q3D1D2D3U8:B74160RCO45SW2710291ENPENTCLKLOADMR674S00SW-SPDTR574160100k第6章設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會設(shè)計(jì)總結(jié)：本次課程設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案，其中方案一我盡量使用分頻器、按鍵去抖電路等設(shè)計(jì)所要求的來設(shè)計(jì)電路圖。但很遺憾，方案一并沒有達(dá)到我的預(yù)期，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試也沒能好使，不得已，我又設(shè)計(jì)了方案二，雖然電路里沒有使用分頻器、按鍵去抖電路，但在方案一的設(shè)計(jì)過程中我已經(jīng)對上述兩個(gè)子模塊電路有了一定的了解，并在報(bào)告里面均作了一一敘述。心得體會：課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步加深了對數(shù)字電子技術(shù)的認(rèn)識，熟悉了對proteus軟件的學(xué)習(xí)和使用，在仿真過程中出現(xiàn).

.較多的問題，通過自己的努力和組員的幫助都一一解決了。通過這次對電子秒表的設(shè)計(jì)與仿真及制作，為以后的電路設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，得到了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力和協(xié)同合作能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作提供了良好的范例，我會把這種認(rèn)真和實(shí)在帶到以后的生活當(dāng)中去。參考文獻(xiàn)：○康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》.5.版.北京：高等教育出版社1○閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).5版.北