秒计数器技术报告.doc

西安航空职业技术学院 秒计数器技术报告西安航空职业技术学院秒计数器技术报告 系部：电子工程系专业：电子信息工程技术指导老师：余平生 同组人员：田雪姣 李长超苗根锁 杨波浪 宋振国 2011年5月20日 摘要本电路由两个四位二进制加法计数器74LS160、两个译码器7447、两个LED数码管及555振荡电路电路组成。在电路用中两个74LS160来显示099秒，秒时钟信号输入秒十位的脉冲输入端，计数器开始计数，当计到10时向秒个位计数器送清零信号使其清零，同时向秒十位计数器的脉冲输入端送进位脉冲，当计到第99秒时两个计数同时清零使其重新开始计数。关键词振荡电路、分频电路、计数电路、译码显示电路目录（一）技术要求（二）总体方案设计（三）单元电路设计1振荡电路2分频电路3闪烁电路4计数电路5译码显示电路（四）安装调试（五）报告总结一、设计任务与要求1设计一个有 “分”、“秒”显示功能的电子钟。2计时100秒3并在电路板上进行组装、调试。 4画出电路原理图（或仿真电路图）。5电路仿真与调试。具体要求：1.画出总体设计框图，以说明秒表由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。3.选择合适的元器件，设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确保电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。在线路板上接线验证、调试各个功能模块的电路。4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。制作要求： 自行装配、接线和调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和测量的数据分析问题所在，加以解决。编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。二总体方案设计秒计数器由信号发生器、分频器、计数器、译码器及显示器、闪烁灯等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，我们用555构成的振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入计数器，计数器采用4位二进制的计数器74160，它具有异步清零功能，将精确信号输入译码显示电路，用7447译码，将信号输入译码显示电路，译码显示电路将计数器的输出状态经七段显示译码器译码显示。振荡电路分频电路闪烁电路计数电路译码电路显示电路实验电路流程图模拟实验电路图三、单元电路设计1振荡电路（图1：555振荡器）振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，在设计中选用555构成振荡器电路。555多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。在这里为电路提供振荡信号。555定时器构成的多谐振荡器电路如图1所示：图中电容C1、C2和电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过C2电容接地。多谐振荡器的工作波形如图6-11(b)所示：电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T10.7(R1+R2)C；暂稳态的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T20.7R2C。因此，振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2R1，则D1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。2.分频电路（图2）CC4040分频器分频电路能将高频脉冲变换为低频脉冲，它可由触发器以及计数器来完成。由于一个触发器就是一个二分频，N个触发器就是 2n个分频器。如果用计数器作分频器，就要按进制数进行分频CC4040是12位二进制串行计数器，所有计数器位为主从触发器。计数器在时钟下降 沿进行计数，CR为高电平时，对计数器进行清零。由于在时钟输入端使用斯密特触发器，对脉冲上升和下降时间无限制。所有输入和输出均经过缓冲。4040引脚图3.闪烁电路该电路包括一个LED发光二极管，电阻及地线，主要功能是每秒钟闪烁一次，和数码管数字跳动一致。4. 计数电路（图3计数电路）整个计数器电路由个位计数器和十位计数器组成，它们都采用十进制计数器1、74LS160，是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端，与同步清除端不同的是，它不受时钟脉冲控制，只要来有效电平，就立即清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。具体功能如下：1).异步清零功能 只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号为CT=0，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1（6），而是N（7）状态。其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。（74160引脚图）2).同步置数功能 当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0D3的数据被置入计数器并呈现在Q0Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态，如在D0D3置入0000，则在Q0Q3端呈现的数据就是0110。2、740074ls00从属于TTL门系列.它是一个内部含有四个双输入的与非门芯片.其14脚接+5v电压;7脚接地;其功能表达式可记为: 当AB都为高电平1时输出为高电平0;当AB都为低电平0时输出为高电平1;当AB异同时:即,一个为低电平0一个为高电平1时输出为高电平1其内部结构如图所示: (7400引脚图)5. 译码显示电路译码电路的功能是将秒、分、计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动七段共阳数码管的译码器常用的有74LS47。工作电压5V，74LS47是BCD-7译码器/驱动器，输出高电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。在译码管输出与数码管之间串联电阻R作为限流电阻。（7447引脚图）（数码管引脚图）四 安装调试1.振荡频率调节 振荡频率是否约为lHz 调试振荡器电路，用示波器观察振荡频率输出。2.分频器调节 将振荡输出频率送入各分频器，观察其输出频率是否符合设计要求3计数器和显示器测试 将1Hz脉冲信号分别送入各级计数器的输入端，通过显示，观察计数器和显示器是否工作正常3.校准测试 调好计数