电子秒表课程设计.doc

目录一、 设计题目2二、 设计要求2三、 题目分析2四、 总体方案2五、 具体实现21、 总体方案图22、 单元设计电路2 2.1 控制电路的设计3 2.2复位电路 3 2.3 1s脉冲发生电路3 2.4 74LS290计数器 5 2.5 译码器电路 6 2.6 七段数码管 7六、仿真电路 9七、元器件清单10八、设计总结10九、参考文献11电子技术课程设计报告一、 设计题目：数字秒表的设计与仿真二、 设计要求1） 能直接显示分、秒的电子秒表2） 要求最大显示9593） 能通过按键起动计时，也能通过按键停止计时，并保留显示计时时间4） 能通过按键复位三、 题目分析设计要求能显示分及秒的电子秒表，故输入脉冲的时间为1s，及选用555定时器和外接元件构成多谐振荡器，该多谐振荡器的周期为T=1s。其中，最大显示要求为959，因此，显示分时用十进制计数器，显示秒时用60进制计数器。构成的计数器的芯片用74LS290。通过按键启动计时，及用启动开关，通过按键停止计时，并要保留显示计时时间，用停止开关。通过按键复位，则为清零端，用清零开关。四、 总体方案 数字秒表首先需要一个数字显示，按设计要求，需用数码管来做显示器。题目要求最大计数值为9分59秒，则需要三个7段数码管作为秒位和分位。要求计数分辨率为1秒，那么我们需要频率的信号发生器。选择信号发生器时，有两种方案：一种方案是用晶体振荡器，另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。秒表核心部位是计数器，可以使用两个74LS290计数器构成秒位和一个74LS290计数器构成分位，这种方式简单，使用的元器件也最少，计数脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生1HZ脉冲，在译码器方面，我们可以选择74LS48译码器，此外，还需要设置上电复位电路。五、 具体实现1、 总体方案图控制电路1秒脉冲发生器与非门计数器译码器显示器复位电路2、 单元电路的设计2.1 控制电路的设计控制电路的主要功能是数字秒表开始计时以及秒表停止计时的功能。控制电路主要由一个RS触发器，一个单刀双掷机械开关，5V的电源以及电阻组成，电路图如下：2.2 复位电路复位电路的主要功能是完成清零功能。复位电路的主要组成为机械开关，以及电阻，5V的电源连接而成。复位电路的输出端与计数器的清零端相连。复位电路的电路在计数停止后，关闭复位开关计数器全部清零，及七段数码管全显示为0。 2.3 1s脉冲发生电路 555定时器组成的多谐振荡器做成时钟脉冲发生器，用555定时器做成的多谐振荡器的是周期为T=1S的矩形波的脉冲发生器。 555定时器的管脚图 555组成的多谐振荡器及工作波形图 组成周期为1s的多谢振荡器的参数的计算 多谐振荡器的输出端的频率为1Hz，该电路是由555定时器和电阻以及电容组成的。 其主要参数：T=1s,及f=1Hz,f=0.7(R1+2R2)C 经过计算：R1=70千欧 R2=30欧，而C=0.01毫法 下图为实际电路图： 2.4 74LS290计数器 74LS290功能表 输入输出R1R2S9AS9BC0C1Q3Q2Q1Q011000001100000111001000二进制计数000五进制计数00Q08421码计数00Q35421码计数 74LS290的功能：1、 异步清零功能：当S9=S9AS9B=0时，若R0=R1R2=1，则计数器清零，与输入的脉冲C无关，故74LS290是异步清零的。2、 异步计数功能：当S9=S9AS9B=0，R0=R1R2=0时，计数器进行异步计数功能。在本课程设计中，主要采用的是8421码计数，故下面主要介绍8421码计数的接法：8421码的接法如下：将时钟脉冲的C加在C0端，把Q0与C1连接起来，则电路将对时钟脉冲C按照8421码进行异步计数器加法计数。下图为8421码的工作波形图：在本次试验中的74LS290的联级图：2.5 译码器电路译码器电路是将数码转换为控制信号。在此由74LS48集成元件构成。下图为74LS48的引脚图： 74LS290的引脚的功能如下： 1、2、6、7为译码器的输入端 9、10、11、12、13、14、15的短口为译码器的输出端 3端口为测试输入端，当3端口输入为0时，译码器输出全为1。 5端口为消隐输入端，当5端口输入为0是，译码器输出全为0。 4端口为锁定端，当4端口为1时译码器处于锁定状态，译码输出保持在4端口为0时的数值，并正常译码。 下表为74LS48的逻辑功能表：输入输出4端5端3端DCBAabcdefg数字011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100119 下图为74LS48的联级电路 2.6 七段数码管 7段数码管又分为共阴共阳两种显示方式。共阴就是把abcdefg这七个发光二极管的负极接在一起并接地，他们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上，此时显示数字1，那么译码驱动输出段位高电平，其他段扫描输出端为低电平。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极接到+5V的电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的输出端上。两种电路都需要加限流电阻，以防通电后把译码管烧坏。限流电阻的选取是5V电源电压减去发光二极管的工作电压除去10mA到15mA得到的数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V到2.2V，为计算方便，选取2V。发光二极管的工作电流选取在10mA到20mA，电流选小了，7段译码器不太亮，选大了工作时间长了发光二极管易烧坏。六、 实验仿真电路 七、 元器件清单74LS290 3片74LS48 3片27，200欧电阻 3片7段数码管 3片30欧电阻 1个70千欧电阻 1个与非门 3个0.01毫法电容 2个5V及接地源导线八、 设计总结通过对电子秒表电路的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了识，巩固了以前知道的知识，而且为以后毕业所要做的毕业设计打好基础。以前不知道的理论知最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也明白老师为什么要求我，做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计过程中，我大概了解了电子秒表电路的发展背景，作用以及改进过程。虽然这个设计比较难，但再大的困难也能克服，大学应该多开设这样的课程，这样不仅能通过实践加深理论知识印象，而且能培养大学生的创新能力。要做好一个课程设计，最关键的还是要自己真正的掌握技术与理论知识，加上自己的实战操作能力，才