单片机电子秒表课程设计

广东工业大学华立学院广东工业大学华立学院 课课 程程 设设 计计 课课程名称程名称 电电子技子技术综术综合合设计设计与与实实践践 题题目名称目名称 数字数字电电子秒表子秒表设计设计 学生学部 系 学生学部 系 机械机械电电气学部气学部 专业专业班班级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指指导导教教师师 2011 年年 12 月月 26 日日 摘要 摘要 采用现代数字电路设计方法和 EDA 技术 即自顶向下的设计方法 应用 protues 开发平台进行设计并仿真验证和硬件测试 从总体设计框图开始 将设 计任务逐步分解 直到可以用标准的集成电路部件实现 然后将各部件联结成 系统 通过 protues 集成开发平台进行设计的分析综合和时序仿真验证 最后 在分析时序仿真结果的基础上 对设计进行进一步的修改和完善 已达到对设 计电路正确运行且学会运用 protues 电路设计与仿真的目的 关键词 关键词 555 定时器 LED 暂停计时 目目 录录 1 1 设计方案的选择设计方案的选择 1 1 2 2 总体框架设计总体框架设计 2 2 3 3 分步电路设计分步电路设计 3 3 3 13 1 控制电路的设计控制电路的设计 3 3 3 1 13 1 1 时钟发生单元时钟发生单元 3 3 3 1 23 1 2 计数器计数器 3 3 3 23 2 数码管显示电路数码管显示电路 4 4 4 4 调试中的问题调试中的问题 4 4 5 5 硬件设计硬件设计 4 4 6 6 元器件的选择元器件的选择 5 5 7 7 参考文献参考文献 5 5 8 8 心得体会心得体会 6 6 1 1 设计方案的选择设计方案的选择 如图 1 1 所示 要实现数字秒表的控制 则要求数字信号控制系统由 NE555 脉冲输出 计数器 译码器 数码管等几个部分构成 图 1 1 数字秒表框图 74LS247 译码 器 单元 3 NE555 脉冲 输出 单元 1 74LS161 计数 器 单元 2 七段显示数码管 单元 4 2 2 总体框架设计总体框架设计 电路总原理图如图图 2 12 1 所示所示 图图 2 12 1 中中 1 1 单元单元 NE555NE555 定时器构成了多谐振荡器 定时器构成了多谐振荡器 是一种性能较好的时钟源 图是一种性能较好的时钟源 图 2 12 1 中中 2 2 单元为单元为 74LS16174LS161 构成计数器构成计数器 74LS24774LS247 构成译码器构成译码器 7 段数码管显示数字 段数码管显示数字 图 2 1 电路总原理图 3 3 分步电路设计分步电路设计 3 13 1 控制电路的设计控制电路的设计 3 1 13 1 1 时钟发生单元时钟发生单元 时钟发生器可以采用 555 定时器构成的多谐振荡器 555 定时器是一种性 能较好的时钟源 且构造简单 采用 555 定时器构成的多谐振荡器作为电子秒 表的输入脉冲源 如图 3 1 所示 图 3 1 555 引脚连线图 3 1 23 1 2 计数器计数器 74LS161 集成芯片为集成 4 位二进制同步加法计数器 具有异步置 0 同步 并行置数 计数及保持功能 它有同步置数控制端 LD 异步清零控制端 CR 工 作模式控制端 CTT CTP 时钟输入端 CP 进位输出端 CO 并行数据输入端 D0 D3 计数输出端 QO Q3 各控制端控制权的优先级是 CR 最高 LD 其次 最低 CTT CTP 74LS161 的管脚图如图 3 2 所示 图 3 2 74LS161 管脚图 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U10 NE555 C1 10uF R1 1k C2 4 7uF R2 2 4k U16 A 74LS00 3 23 2 数码管显示电路数码管显示电路 数码管显示电路如图 3 3 所示 图 3 3 数码管显示电路 4 4 调试中的问题调试中的问题 1 时钟发生器的测试 用示波器观察输出电压波形并测量其频率 调节 R1 使输出波形频率 为 50 60Hz 若无波形输出 检查 555 定时器 2 计数 译码 显示单元的测试 测量计数器功能和分频器功能 看输出频率是否为 10 倍关系 各段测 量显示管的功能是否正常 3 电子秒表准确度的测试 利用电子钟或手表的计时对电子秒表进行校准 若时间不准 调节 R1 5 5 硬件设计硬件设计 根据在 PROTUES 软件的成功访真 数字电子秒表的各个功能已经实现 为 了使我们的结论得到进一步论证 我们进行了硬件搭接实验 在这次实验中我 们更熟悉掌握了电路连接 也使我们学到了在连线过程中应注意些什么 为我 们下一步的焊接打下了良好的基础 SW5 SW SPDT MOM A 7 QA 13 B 1 QB 12 C 2 QC 11 D 6 QD 10 BI RBO 4 QE 9 RBI 5 QF 15 LT 3 QG 14 U9 74LS247 D0 3 Q0 14 D1 4 Q1 13 D2 5 Q2 12 D3 6 Q3 11 RCO 15 ENP 7 ENT 10 CLK 2 LOAD 9 MR 1 U2 74LS161 10 9 8 U16 C 74LS00 U2 CLK 在此实验过程中也遇到大大小小的问题 1 由于电路图比较复杂 线路烦 多 有一片子电源忘接 2 有的连接线路接口过松不小心被撞开 正是由于一 些粗心的问题而使实验未能一次性成功 但在组员们的认真检查下把所有的问 题找出来了 使实验成功完成 我们详细记下了在实验过程中遇到的问题以此提醒自己以后不要在犯同样 的错误 6 6 元器件的选择元器件的选择 元器件的选择见表 6 1 清单 表 6 1 元器件清单 序号名称型号及规格数量 1 十六进制加法计数器 74LS161 6 个 2 七段显示译码器 74LS247 6 个 3 七段字符显示器共阳极6 个 4 二输入与非门 74LS00 3 个 5 一输入与非门 74LS04 2 个 6 555 定时器1 个 7 1K 电阻1 个 8 2 4K 电阻1 个 9 单向开关6 个 10 电容 10uf 1 个 11 电容 4 7uf 1 个 12 导线若干 7 7 参考文献参考文献 1 1 刘淑英 数字电子技术及应用 北京 机械工业出版社 2007 2 2 陆应华 电子系统设计教程 北京 国防工业出版社 2005 3 3 邱寄帆 唐程山 数字电子技术实验与综合实训 北京 人民邮电出版 社出版发行 2005 4 4 姚福安 电子电路设计与实践 济南 山东科学