数字秒表电路设计

1、 数字秒表电路设计一、设计任务设计要求：（1）5v电源供电。（2）数码管显示时间范围为：059秒。 （3）可自动复位和手动复位，能实现手动调整时间。二、设计方案：1、方案分析论证：启动清零复位电路主要由u6a、u6b、u7b、u7d组成，其本质是一个rs触发器和单稳态触发器。s1控制数字秒表的启动和停止，s2控制数字秒表的清零复位。开始时把s1合上，s2打开，运行本电路，数字秒表正在计数。当打开s1，合上s2键，s2与地相接得到低电平加到u6b的输入端，u6b输出高电平又加到u6a的输入端，而u6a的另一端通过电阻r15与电源相接得到高电平，（此时u6b与u6a组成rs触发器），u6a输出低电

2、加到u7a的输入端，u7a被封锁输出高电平加到u5的时钟端，因u5不具备时钟脉冲条件，u5不能输出脉冲信号，因此u3、u4时钟端无脉冲而停止计数。当s1合上时，打开s2键，s1与地相接得到低电平加到u6a的输入端，u6a输出高电平加到u6b的输入端，u6b输出低电平加至u7b，使u7b输出高电平，因电容两端电压不能跃变，因此在r7上得到高电平加到u7d输入端，u7d输出低电平（进入暂态）同时加到u3、u4、u5的清零端，使得u3、u4的qd-qa输出0000，经u1、u2译码输出驱动u9、u10显示“00”。因为u7b与u7d组成一个单稳态电路，经过较短的时间，u7d的输出由低电平变为高电平，

3、允许u3、u4、u5计数。同时u6a输出高电平加到u7a的输入端，将u7a打开，让3脚输出100khz的振荡信号经u7a加到u5的时钟脉冲端，使得u5具备时钟脉冲条件，u5的9、10、7脚接高电平，u5构成十分频器，对时钟脉冲计数。当u5接收一个脉冲时，u5内部计数加1，如果u5接收到第十个脉冲时，u5的15脚（rco端）输出由低电平跳变为高电平作为u4的时钟脉冲，从而实现了对振荡信号的十分频，产生周期为0.1s的脉冲加至u4的时钟端。u4的9、10、7脚接高电平，当u4接收到来自u5的脉冲时，u4的qd-qa输出0001加到u2的dcba端，经u2译码输出1001111经电阻r8r14驱动数

4、码管u10显示，此时数码管显示“1”，当u4计数到1001时，u4的15脚输出高电平接到u7c，经反相后得到低电平，加到u3的时钟脉冲端，u3a不具备时钟脉冲条件，当u4再接收一个脉冲时，u4的输出由1001翻转为0000，此时u4的15脚输出低电平通过u7c反相输出高电平，从而得到一上升沿脉冲加至u3的时钟端，使得u3的qd-qa输出0001加到u1的dcba输入端，经u1译码输出100111，经电阻r1r7驱动数码管u9，数码管显示“1”。如此循环的计数，最后数码管u9、u10显示最大值99即9.9秒。 由集成块、电阻r19、r18、电容c1、c2组成多谐振荡器，当接通电源，电源通过电阻r

5、19与r18对电容c2进充电，当uc2上升到2/3vcc时，集成块的3脚输出低电平，内部三极管导通，c2通电阻r19进行放电，当uc2下降到1/3vcc时，内部三极管截止，集成块的3脚输出高电平，接着电源又通过电阻r19与r18对电容c2进充电，当uc2上升到2/3vcc时，集成块的3脚输出低电平，如此循环的充、放电，3脚输出100hz的矩形方波信号加到u7a的输入端。2、方框图：3、功能说明：此电路是由8421码十进制计数电路，译码电路，数码显示电路，自动脉冲产生电路与门电路，手动复位电路，手动脉冲产生电路和电源电路八部分组成。数字秒表电路是利用8421码十进制计数电路的计数功能，同时利用译

6、码驱动电路，驱动数码显示电路发光显示数字。其中，自动脉冲产生电路同与门电路组合可以实现059的循环计数，手动脉冲产生电路同与门电路组合可以选择059的任意数值，手动复位电路实现手动清零。三、电路设计：1、 8421码十进制计数电路和与门电路，自动脉冲产生电路，手动脉冲产生电路，自动脉冲产生电路及手动复位电路。a、8421码十进制计数电路采用集成异步十进制计数器74ls90。74ls90是二一五一十进制计数器，将输入时钟脉冲clk接于clk0端，并将clk1端与q0端相连，便构成8421码集成异步十进制计数器。74ls90的逻辑图如下：二一五一十进制计数器74ls90逻辑图集成异步十进制计数器7

7、4ls90的电路图如下：74ls90的功能表如下：2、 （1）列出逻辑方程组 列出时钟信号的逻辑表达式 clk1=q0 ； clk2=q2 ； clk0=clk 激励方程组 l0=k0=1 ； j1=+ ；k1=1 ; j2=j1=1 ; j3= ; k3=1 （1） 列出状态表：b、秒表的个位是通过将该位计数器的q3与十位计数器的clk0相连实现逢9向十位进1的逻辑功能。c、秒表的十位通过将计数器的q1、q2相连和mr1，mr2相连，实现逢6清零的功能（祥见 74ls90功能表），其中的与门电路用74ls08实现，其内部逻辑图如下所示：d、自动脉冲产生电路由函数信号发生器给出，可以实现059

8、的循环计数。e、手动脉冲产生电路可以选择059的任意数值，其电路图如下所示：每按下开关就有一个脉冲产生，c2起防抖作用。f、手动复位电路可以实现手动清零，其电路图如下所示：当按下开关时个位和十位制零。（3）译码驱动电路和数码显示电路译码驱动电路采用74ls47译码器，数码显示电路采用七段码共阳数码官，两者组成了七段显示驱动器，其电路图如下所示：译码驱动电路的设计需要用一只数码管的基本单位是pn结，加正向电压时，就能发出清晰的光线。单个pn结可以封装成发光二极管，多个pn结可以组成分段时封装半导体数码管。半导体数码管将十进制数码分成七段，每段为一个发光二极管。在共阳极半导体数码管的七段输入引脚上

9、分别接入相应的高低电平，观察数码管所显示的十进制数，并观察各段的亮暗关系。电阻起到限流的作用。8421 bcd码 二一十进制译码器真值表：输入8421代码输出对应段亮暗显示字型dcbaabcdefg000000000010000110011111001000100102001100001103010010011004010101001005011011000006011101011117100000000008100100011009（4）电源电路此电路由直流稳压电源给出+5v电压。四、 整机电路图电路总体设计图：附后五、 安装调试与性能检测1、 焊接（或插接）调试及性能检测首先，对元件进行合

10、理布局，然后按照原理图连接各元气件，连接导线按块进行。焊接完毕后，通电进行调试。调试，观察手动脉冲产生电路，自动脉冲产生电路和手动复位电路能否均正常工作。若不能正常工作，需根据电路原理分析非电路进行检查维修，直到电路能够正常工作为止。2、 性能指标测量记录在调试过程中，通过测量，电路中各个元器件的性能指标均合格。3、元器件清单：（1）按钮2个（2）数码管 2个 （3）74ls08与门 1个（4）无极电容：82pf 1个 （5）74ls47七段译码器 2个 （6）74ls90十进制计数器2个（7）电解电容10f/25v 1个（8）电阻：200 14个，10k 2个 二极管 2个六、 心得体会：通过本次课程设计，我们对数字秒表电路的工作原理有了较深入的认识和了解。经过多次通电调试及维修，实现了电路的手动复位，手动