数字跑表设计

武汉理工大学电工电子综合课程设计说明号码：课程规划标题数字秒表设计学校自动化学院专业贸易班级级别西方人名的第一个字教师年月天课程设计任务书学生姓名：专业课：教员：工作单位：项目：数字运行时间表的设计初始条件：1.运用所学的模拟电路和数字电路知识；2.所用元件：实验板、电源、连接线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。需要完成的主要任务是：(包括课程设计的工作量及其技术要求，以及具体要求如手工编写等)。)1.设计一个十进制数字显示“分”、“秒”和“1/100秒”的计时器。2.应该有一个外部开关来控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能。3.严格按照课程设计说明的要求编写课程设计说明。时间表：第一天，课程设计任务书发布，并根据任务书搜索材料。第二天至第四天，对方案进行论证，对软件进行模拟，确定设计方案。第5天提交电路图，检查后接收元件。在第6至第8天组装和调试电路，检查错误并提出问题；对第9天至第11天的结果进行分析整理，编写课程设计报告，接受调试结果。在第12至14天完成课程设计报告和答辩。讲师签名：YY系主任(或负责老师)签字：月、年内容导言11设计意义和要求21.1设计意义21.2设计要求22方案设计32.1设计理念32.2方案设计42.2.1设计方案一(个人方案)电路图42.2.2设计方案二(分组方案)电路图简述52.3方案比较63部分电路设计73.1计数单元73.2启动和暂停单元113.3清零功能单元123.4脉冲输出电路143.5解码和显示电路154调试和测试184.1调试中的故障及解决方案184.2调试和运行结果185模拟操作步骤和说明19结论20参考文献21附录122附录223本科设计成绩评价表24介绍在过去的三个世纪里，我们经历了第一次工业革命，人类进入了蒸汽时代，第二次工业革命，人类进入了电子时代，在信息革命和信息革命中达到了顶峰。现在是第三次工业革命。如今，电子技术发展迅速，在各个领域都可以看到。汽车、数码相机、电子计算机和空调都是电子技术的典型应用。现代电子产品已经渗透到社会的几乎所有领域，有效地促进了社会生产力的发展和社会信息化的提高。同时，现代电子产品的性能进一步提高，产品更新换代的步伐越来越快。作为数字集成电路的一个简单应用，数字秒表在很多地方起着非常重要的作用。例如，运动秒表、实验性电子秒表和我们自己的电子秒表就是其应用的典型例子。该数字秒表使用简单，携带方便，广泛应用于各个领域。数字秒表具有计时功能。设计的数字秒表具有启动、停止和复位功能，可以精确到0.01秒，在一定条件下可以按时达到要求的计时。关键词：计数器、门电路、数字秒表1设计意义和要求1.1设计意义通过本数字跑表课程的设计，我们自己进行设计、分析和练习，我们可以更多地了解各种电子元器件的原理和使用方法，加深我们对所学模拟电子技术和数字电子技术的理解和初步应用，并将其应用到实践中，加深我们的理解，为以后的学习和工作打下坚实的基础。掌握二进制计数器的转换、解码器和数码管的使用、门电路的控制功能以及各种二进制计数器设计所需的555定时器定时脉冲的产生。各种电路的组合需要精确的计算和思考，各种功能电路的集成需要满足数字秒表的基本要求。在课程设计中，我们使用了大量的芯片，这对我们熟悉各种芯片的功能和用途非常有帮助。它可以开阔我们的视野，传播我们的设计，分析和理解我们的思维。同时，它能让我们明白有许多方法可以解决同样的问题。通过比较不同的方法，我们可以学会选择最佳的解决方案。数字秒表是一种计时装置，利用数字电路实现分、秒的数字显示。它是人们日常生活中不可缺少的必需品。数字化给人们的生产和生活带来了极大的便利。我们设计的数字秒表只是最基本的电路设计。总之，这个设计对我们有很大的影响。它可以提高我们的单项和综合能力，理论与实践相结合，认识理论与实践的差距，分析错误，使我们能够更好地利用所学和所学，完成其他功能更多、更复杂、更完善的电子产品的设计和生产。目前的设计简单而基本，将来我们会遇到更复杂的问题。无论如何，我相信这个设计对我们的未来非常有用，将是无价之宝。1.2设计要求设计一个数字秒表：1)。测量范围为00分钟，00.00秒59分钟，59.99秒，即时间为一小时。2)。十进制数字显示，带有“分”、“秒”和“1/100秒”；3)。应该有一个外部开关来控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能。4)。用7位数码管显示分钟和秒钟；5)绘制部分和整体电路图，以及元件和参数选择；6)给出了仿真结果。2方案设计2.1设计理念1)用555定时器构成一个感谢振荡器，可以产生特定的脉冲，产生100赫兹的脉冲信号，满足数字秒表的脉冲需求；2)多功能计数器用于生成100位制和十六进制，实现数字秒表的计数功能。3)利用各种门电路的组合，实现数字秒表的启动、暂停和清零；4)利用解码器和数码管实现解码和显示功能；系统框图如图2-1所示晶体管晶体管逻辑开始清除555多谐振荡器产生定时脉冲计数器解码器数码管显示电路开始暂停晶体管晶体管逻辑图2-1系统框图设计框图如下2-2所示显示显示显示显示显示显示解码器解码器解码器解码器解码器解码器100位计数器十六进制计数器十六进制计数器开始清除控制555多谐振荡器开始暂停控制图2-2数字秒表设计示意图2.2方案设计2.2.1设计方案一(个人方案)电路图图2-3方案1电路图如图2-3所示，该电路由定时脉冲源、计数器、解码器、数码管和逻辑控制电路组成。数字秒表的核心部件是计数器，它给出一个合理的时钟脉冲来实现最低位的计数和最高位的进位。定时脉冲源是由555个定时器组成的多谐振荡器。设置特定参数可以产生频率为100赫兹的定时脉冲，为计数器计数提供定时脉冲。计数器由3对74LS390双十进制计数器芯片组成。通过芯片之间的连接，实现了100分钟、秒和分钟计时电路，测量范围为00分钟、00.00秒59分钟、59.99秒。小数点后的两位被设计成100位的计数器。秒和分分别被设计成60位计数器。计数器输出连接到解码器，然后解码器连接到7位数字电子管显示的7位数字电子管。从左到右，10位、10位、10位、10位、10位和100分钟位分别是。逻辑门控制RS触发器，后者通过实现电路的开/关来控制计数器的启动/暂停和清零。接通电源后，直接显示定时器启动，SW1处于低电平，SW2处于高电平。当开关SW2连接到高电平(上端)时，电路开始计时。当开关SW2连接到低电平(下端)时，电路暂停计时。复位开关SW1连接到高电平(下端)，定时清零并停止，显示器显示“0”。这样，数字秒表的基本功能就实现了。2.2.2设计方案二(分组方案)电路图简述图2-4方案2的电路图如图2-4所示，电路的计数原理与第一种方案略有不同。74LS90用作计数器，时钟脉冲用于实现最低位的计数和高位的进位。小数点后的两位数设计为100位计数器，秒数和分钟数分别设计为十六进制的计数器，555用于构成多路振荡器，逻辑门电路作为控制器，解码器和数码管作为显示部分。开始暂停部分开关关闭，表示计数器已启动，计数尚未开始。关闭会启动计时器。控制复位部分通过触摸开关连接到高电平，使得所有计数器的复位端子连接到高电平，从而实现复位功能。2.3方案比较通过比较方案1和方案2，可以看出方案1的脉冲输出电路直接从555定时器产生频率为100赫兹的定时脉冲，为计数器计数提供定时脉冲。第二种方案比第一种方案更精确。555定时器产生一个频率为10000赫兹的定时脉冲，该频率除以100除以2个74LS90，产生一个频率为100赫兹的定时脉冲。同时，可以看出，方案2中开关复位部分使用的触摸开关更接近真正的秒表。第一种方案的优点是最终结果显示一目了然，各控制部分布置合理，但精度差；第二种方案具有精度高的优点，但比较复杂，实际设备稍显不足。考虑到实际情况，我认为方案2更准确、更科学、更实用，所以选择方案2作为分组方案更合理。3部分电路设计3.1计数单位该电路使用3对74L 390芯片构成数字秒表的主要计时部分，74L 390是一个双四位十进制计数器。Vcc 2CKA 2CLR 2QA 2CKB 2QB 2QC 2QDGND1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 974LS390引脚图如图3-1所示。图3-1 74LS 390集成计数器引脚图74L390菜单如表3-1所示。表3-1 74LS390菜单数数输出QD质量控制丘比质量保证0LLLL1LLLH2LLHL3LLHH4LHLL5LHLH6LHHL7LHHH8HLLL9HLLHH=高L=低注：该电路有8个主从触发器和附加门，构成两个独立的4位计数器，可以实现周期长度等于2分频、5分频甚至100分频的任意累加倍数。当连接二进制-五进制计数器时，通过使用独立的分频2电路，可以在最终输出级形成对称波形(矩形波)。每个计数器都有一个清零输入和一个时钟输入。由于每个计数级都有并行输出，系统定时信号可以获得输入计数频率的任何因子。计数器部分由3对74LS390组成，构成数字秒表的以下3个部分。1)。“百分零秒”电路如图3-2所示。图3-200秒电路图如图3-2所示，该电路是由74LS390芯片组成的100位计数器。U9:A和u9: b均将Q0连接到CKB，磁流变仪通过门电路连接在一起，并通过复位开关接地，分别进行十进制计数，而u9: b中的Q3连接到u9: a的CKA，当u9: b中的计数从9变为0时，从二进制1001变为0000，Q3从1变为0，产生下降沿脉冲，使u9: a开始计数。从而形成一个100位数的计数器。2)。“第二”电路图如图3-3所示。图3-3秒电路图如图3-3所示，u8: a和u8: b的CKB终止方法与U9相同。U8: B的CKA连接到U9: A的Q3，并且U8: B以与U9: A完全相同的方式连接，具有相似的原理。U8: A的CKA连接到U8: B的Q3，U8: A的Q1和Q2连接到双输入与门U10: A，输出连接到双输入或门U11: A，U11: A的另一输入连接到复位控制电路，输出连接到U8: A的磁流变仪，U8: B的磁流变仪直接连接到或非门并接地。3)。“分钟”电路类似于第二个电路，如图3-4所示。图3-4部分电路图U7U9的输出端分别连接到解码器4511，然后连接到7端数码管完成显示功能。3.2启动和暂停装置启动/暂停控制电路图如图3-5所示。图3-5启动/暂停控制电路图如图3-5所示，开始/暂停部分采用2输入或非门74LS00芯片。当开关连接到高电平(上端)时，或非门输入连接到具有或非门控制功能的电源。高电平输入用于开始计时。当开关连接到低电平(下端)时，低电平输入74LS00将输出高电平并暂停。74LS00引脚图如图3-6所示。Y=AB图3-6 74LS 00引脚图菜单如表3-2所示。ABYLLHLHHHLHHHL表3-