毕业设计（论文）电子秒表设计

1、目录目录 第一章第一章. .电子秒表结构设计与设计方案电子秒表结构设计与设计方案 .1 第二章第二章. .电子秒表单元电路的设计电子秒表单元电路的设计 .2 2.12.1 秒表的设计思路秒表的设计思路.2 2.22.2 脉冲源的设计脉冲源的设计.2 2.32.3 电路直接置位、复位功能的设计电路直接置位、复位功能的设计.3 2.42.4 电路清零功能的设计电路清零功能的设计.4 2.52.5 计数及译码显示功能设计计数及译码显示功能设计.5 2.62.6 译码驱动及显示单元译码驱动及显示单元.6 2.72.7 电子秒表工作原理电子秒表工作原理.6 第三章第三章. . 元器件介绍元器件介绍 .8

2、 3.13.1 元器件清单元器件清单.8 3.23.2 元器件介绍.8 3.2.13.2.1 555555 定时器.8 3.2.23.2.2 七段显示译码器七段显示译码器.9 一相关设计方案及抉择一相关设计方案及抉择.11 1.11.1 方案一方案一.11 1.21.2 方案二方案二.11 2 2理论设计理论设计-单元电路与总电路设计单元电路与总电路设计 .13 2.12.1 5v5v 电压源电路设计电压源电路设计 .13 2.1.12.1.1 降压电路降压电路 .13 2.22.2 1 1s s信号源设计：信号源设计：.14 2.32.3 计数器电路设计：计数器电路设计：.16 2.3.12

3、.3.1 74ls19074ls190 管脚图及功能简介.16 2.3.22.3.2 电路连接概述.18 2.42.4 显示电路显示电路.19 2.52.5 报警电路报警电路.21 2.62.6 控制电路控制电路.22 3 3仿真调试仿真调试 .23 3.13.1 软件介绍软件介绍.23 3.23.2 调试过程调试过程.23 3.2.13.2.1 倒计时及停止电路调试倒计时及停止电路调试.23 4 4实验中出现的问题及解决方法实验中出现的问题及解决方法 .25 附录附录 .27 电子秒表总电路图电子秒表总电路图 .27 总体电路图总体电路图.27 元器件清单元器件清单.27 摘要摘要 在数字测

4、量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观的显示出来，数 字显示电路通常由译码驱动器和显示器等部分组成。数码显示器就是用来显示 数字、文字或符号的器件。七段式数字显示器是目前常用的显示方式，它利用 不同发光段的组合，可以显示 09 等阿拉伯数字 充分运用芯片 74ls90 的逻辑功能，用四片 74ls90 芯片实现秒表示 00：0099：99 秒。利用集成与非门构成的基本 rs 触发器（低电平直接触发） 实现电路的直接置位、复位功能。利用集成与非门构成的微分型单稳态触发器 为计数器清零提供输出负脉冲。利用 555 定时器构成的多谐振荡器为电路提供 脉冲源以驱动电路工作。 用四个 led 数码管

5、显示“秒表” ，显示时间为 00：00-99：99 秒，每厘秒自 动加一。电子秒表分为脉冲源、秒计数、厘秒计数、译码驱动电路和显示电路。 另外设计控制电路，使秒表启动、停止、复位。 先按一下按钮开关2，此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关1，则 计数器清零后便开始计时，观察数码显示管计数情况是否正常，如不需要计时 或暂停计时，按一下按钮开关 k2，计时立即停止，但数码管仍保留所计时之值。 利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。经调试，结果与预测结果相 同，达到了预期的目的。 第一章第一章. .电子秒表结构设计与设计方案电子秒表结构设计与设计方案 充分运用芯片 74ls90 的逻辑功能，用

6、四片 74ls90 芯片实现秒表示 00：00 99：99 秒。利用集成与非门构成的基本 rs 触发器（低电平直接触发）实现电路的直接 置位、复位功能。利用集成与非门构成的微分型单稳态触发器为计数器清零提供输出 负脉冲。利用 555 定时器构成的多谐振荡器为电路提供脉冲源以驱动电路工作。电路 图如图 1.1 所示。 图 1.1 总电路图 第二章第二章. .电子秒表单元电路的设计电子秒表单元电路的设计 2.12.1 秒表的设计思路秒表的设计思路 用四个 led 数码管显示“秒表” ，显示时间为 00：00-99：99 秒，每厘秒自动加一。 电子秒表分为脉冲源、秒计数、厘秒计数、译码驱动电路和显示

7、电路。另外设计控制 电路，使秒表启动、停止、复位。框图如 2.1 所示。 图 2.1 秒表总体框图 2.22.2 脉冲源的设计脉冲源的设计 振荡器是电子秒表的核心，振荡器产生脉冲。振荡器的频率精度决定了电子秒表 计时的准确程度，通常选用石英晶体构成的振荡器。一般来说，振荡器的频率越高， 计时精度越高。用 555 定时器构成的多谐振荡器如图 2.2.1。 图 2.2.1 多谐振 荡器电路 图 2.2.2 多谐振荡器的工作波形 接通电源后，电容 c 被充电，当 vc 上升到 2vcc/3 时，使 vo 为低电平，同时放电 三极管 t 导通，此时电容 c 通过 r2 和 t 放电，vc 下降。当 v

8、c 下降到 vcc/3 时，vo 翻 转为高电平。电容器 c 放电所需时间为： (1) cr7 . 0t 2pl 当放电结束时，t 截止，vcc 将通过 r2、rp、r1 向电容 c 充电，vc 由 vcc/3 上升 到 2vcc/3，所需时间为： （2） crrprtph)(7 . 0 21 当 vc 上升到 2vcc/3 时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的 输出端就得到一个周期性的矩形波，电路的工作波形如上图 3.2.2 所示，其振荡周期 为： （3） scrrprttt plph 01 . 0 )2(7 . 0 21 f = 1/t = 100hz （4） 输出方波占空

9、比为： （5） 21 21 2rrr rrr t t d p pph 脉冲源电路的职能是为秒表提供脉冲源以驱动芯片 74ls90 工作。 2.32.3 电路直接置位、复位功能的设计电路直接置位、复位功能的设计 电路的直接置位、复位功能利用集成与非门构成的基本 rs 触发器实现，属于低电 平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。如图 2.3 所示。 图 2.3 由基本 rs 触发器构成的具有直接置位、复位功能的逻辑电路 它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出 q 作为与非门的输入控制q 信号，控制脉冲源 cp 的放行与禁止。 按动按钮开关 k2（接地） ，则门 1 输出1；门 2 输

10、出 q0，k2复位后 q、状态qq 保持不变。再按动按钮开关 k1 ,则 q 由 0 变为 1，门 5 开启, 为计数器启动作好准备。 由 1 变 0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。q 基本 rs 触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。 2.42.4 电路清零功能的设计电路清零功能的设计 电路清零功能利用集成与非门构成的微分型单稳态触发器实现。 其逻辑电路图如图 2.4.1 所示 图 2.4.1 微分型单稳态触发器 而图 2.4.2 为其各点的波形图。 单稳态触发器的输入触发负脉冲信号 vi 由基本 rs 触发器端提供，输出负脉冲q vo 通过非门加到计数器的清除端 r。 静态时

11、，门 4 应处于截止状态，故电阻 r 必须小于门的关门电阻 roff 。定时元件 rc 取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去 输入微分电路的 rp 和 cp 。 单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号 图 2.4.2 单稳态触发器波形图 图 2.5.1 74ls90 引脚排列 2.52.5 计数及译码显示功能设计计数及译码显示功能设计 计数功能主要利用二五十进制加法计数器 74ls90 来实现。因要求电子秒表显 示时间为 00：0099：99 秒，因此需四片 74ls90 芯片，其与译码显示单元的相应输 入端连接，可显示 00：0099:99

12、秒。图 2.5.1 为 74ls90 引脚排列。 通过不同的连接方式，74ls90 可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助 r0(1)、 r0(2)对计数器清零，借助 s9(1)、s9(2)将计数器置 9。其具体功能详述如下： (1)计数脉冲从 cp1输入，qa作为输出端，为二进制计数器。 (2)计数脉冲从 cp2输入，qdqcqb作为输出端，为异步五进制加法计数器。 （3)若将 cp2和 qa相连，计数脉冲由 cp1输入，qd、qc、qb、qa作为输出端，则 构成异步 8421 码十进制加法计数器。 (4)若将 cp1与 qd相连，计数脉冲由 cp2输入， qa、qd、qc、qb作为输出端

13、，则 构成异步 5421 码十进制加法计数器。 (5)清零、置 9 功能。 a)异步清零 当 r0(1)、r0(2)均为“1” ；s9(1)、s9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即 qdqcqbqa0000。 b)置 9 功能 当 s9(1)、s9(2)均为“1” ；r0(1)、r0(2)中有“0”时，实现置 9 功能，即 qdqcqbqa1001。 74ls90 芯片功能表如表 2.5.1 所示。 由四片 74ls90 芯片构成的计数器电路如图 2.5.2 所示。 74ls90 构成的计数器与相应的译码显示器相连构成电子秒表显示电路。 表 2.5.1 74ls90 芯片功能表 清 0置

14、 9 时 钟 r0(1)、 r0(2) s9(1)、 s9(2) cp1 cp2 qd qc qb qa 11 0 0 清 0 0 0 11 置 9 1 qa 输 出 二进制 计数 1 qdqcqb 输出 五进制 计数 qa qdqcqbq a输出 8421bcd 码 十进制 计数 qd qaqdqcq b输出 5421bcd 码 十进制 计数 0 0 0 0 1 1 不 变 保 持 图 2.5.2 74ls90 构成的计数器 2.62.6 译码驱动及显示单元译码驱动及显示单元 计数器实现了对时间的累计以 8421bcd 码形式输出，选用显示译码电路将计数器 的输出数码转换为数码显示器件所需要

15、的输出逻辑和一定的电流，选用 cd4511 作为显 示译码电路，选用 led 数码管作为显示单元电路。 2.72.7 电子秒表工作原理电子秒表工作原理 接通电源后，按动按钮开关 k2（接地） ，则门 g1 输出1；门 g2 输出 q0，k2q 复位后 q、状态保持不变。再按动按钮开关 k1 ,则 q 由 0 变为 1，门 g5 开启, 为计数q 器启动作好准备。由 1 变 0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。q 门 g5 开启时，脉冲信号 cp 被放行，因此芯片 74ls90（0）开始工作，由于该芯片 计时精度为 0.01s，因此变化很快，看不清数字逐渐从 0 加到 9，但理论上可知，当该

16、芯片计时到 9 时，此时 74ls90 的输出端 qdqcqbqa=1001，进位输出，因此 74ls90（1）芯片开始工作。该芯片计时精度为 0.1s，因此也不能看到数字从 0 加到 9，但理论上，当该芯片计时到 9 时，该芯片输出端 qdqbqcqa=1001，进位输出，因此 芯片 74ls90（2）开始工作，该芯片计时精度为 1s，可以观察到数字逐渐从 1 累加到 9，然后驱动芯片 74ls90（3）工作，如此进行下去，直到显示 99：99 秒。 在计数期间，如不需要计时或暂停计时，按动一下开关 k2，此时 q 由 1 变为 0， 门 g5 关闭，脉冲信号 cp 被禁止，但数码管仍保留所

17、计时之值。再按一下开关，则可 继续计时。 如计时停止后需重新开始计时，按动开关 k1，则实现清零，再按动开关 k2，计时 开始。如此循环。 第三章第三章. . 元器件介绍元器件介绍 3.13.1 元器件清单元器件清单 元器件清单下表所示 3.23.2 元器件介绍 3.2.13.2.1 555555 定时器 内部电路由分压器、电压比较器 c1 和 c2、简单 sr 锁存器、放电三极管以及缓冲 器 g 构成，其内部结构如图 8.4.1 所示。三个 5 千欧的电阻串联组成分压器，为比较 器 c1、c2 提供参考电压。当控制电压端（5）悬空时，比较器 c1 和 c2 的基准电压为 2vcc/3 和 v

18、cc/3。 图 4.2.1.1 是其电路结构图。 图 3.2.1.1 555 定时器电路结构图 名称型号数量备注 计数器74ls904 译码器cd45114 led 数码显示管lg5011ah4 集成与非门74ls002 开关2 555 定时器1 滑动变阻器1 电阻7 电容4 导线若干 图 3.2.1.2 555 定时器管脚排列 vi1 是比较器 c1 的信号输入端，成为阈值输入端；vi2 是比较器 c2 的信号输入端。 如果控制电压端（5）外接电压 vic，则比较器 c1 和 c2 的基准电压就变为 vic 和 vic/2。比较器 c1 和 c2 的输出控制 sr 锁存器和放电三极管 t 的

19、状态。 放电三极管 t 为外接电路提供放电通路，在使用时，该三极管的集电极（7）脚一 般都要外接上拉电阻。 为直接复位输入端，当为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出端 vo 即为低电平。 当 vi12vcc/3,vi2vcc/3 时，比较器 c1 输出低电平，比较器 c2 输出高电平，简 单 sr 锁存器 q 端置 0，放电三极管 t 导通，输出端 vo 为低电平。 当 vi12vcc/3,v i2vcc/3 时，比较器 c1 输出高电平，c2 输出低电平，简单 sr 锁存器置 1，放电三极管 t 截止，输出端 vo 为高电平。 当 vi1vcc/3 时，简单 sr 锁存器 r=1，s=

20、1，锁存器状态不变，电路 保持原状不变。 综合上述分析，可得 555 定时器功能表，如表 3.2.1.1 所示 表 3.2.1.1 555 定时器功能表 3.2.23.2.2 七段显示译码器七段显示译码器 在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观的显示出来，数字显示 电路通常由译码驱动器和显示器等部分组成。数码显示器就是用来显示数字、文字或 符号的器件。七段式数字显示器是目前常用的显示方式，它利用不同发光段的组合， 可以显示 09 等阿拉伯数字。 普遍使用的七段式数字显示器发光器件有发光二极管和液晶显示器，这里主要介 绍前者。发光二极管构成的七段显示器有两种，共阴极和共阳极电路。共阴

21、极电路中， 七个发光二极管的阴极连在一起接低电平，需要某一段发光，就将相应的阳极接高电 平。共阳极显示器的驱动则刚好相反。 为了使数码管能显示十进制数，必须将十进制数的代码经译码器译出，然后驱动 相应的段。译码器的功能是，对应于某一组数码输入，相应的几个输出端有有效信号 输出。 常用的集成七段显示译码器有两类，一类译码器输出高电平有效信号，用来驱动 共阴极显示器，另一类输出低电平有效信号，以驱动共阳极显示器。比如 cd4511 七段 显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。 cd4511 译码器是 8421bcd 码锁存七段译码器，驱动共阴极 led 数码管，其中 da、db、dc、d

22、d 为 bcd 码输入端，oa-of 为译码输出端，输出高电平有效，用来驱动 共阴极 led 管。lt为调试输入端，当为 0 时，输出全为 1；bi为消隐输入端，当为 0 时，输出全为 0。el为锁存端，当其为 1 时译码器处于锁定状态，当其为 0 时，正 常译码。因此 cd4511 要正常译码，应使 lt=1，bi=1，el=0。译码器还有拒伪功 能，当输入超过 1001 时，输出全为 0，数码管熄灭。 一相关设计方案一相关设计方案及抉择及抉择 1.11.1 方案一方案一 555 定时器74 ls192741s48 led-red控制电路 声响电路 七段显示数 图 1.1 倒计时定时 器总结

23、构图 如图 1.1 信号由 555 定时器产生频率为 1hz，占空比 1/2 的信号，由 190 构成 15 进制计数器，由 jk 触发器控制 190 和发光二极管的工作状态，由三态门控制停止电路 和声控电路。 图 1.2 -总体电路截图 1.21.2 方案二方案二 555 定时器74 ls192741s48 led-red控制电路 声响电路 七段显示数 码管 图 1.3 倒计时定时 器总结构图 如图 1.3 信号由 555 定时器产生频率为 1hz，占空比为 1/2 的信号，由 192 构成 15 进制的计数器，由 jk 触发器控制 192 和发光二极管的工作状态，由三态门控制停止 电路和声

24、控电路 图 1.4-总体电路截图 2 2理论设计理论设计-单元电路与总电路设计单元电路与总电路设计 2.12.1 5v5v 电压源电路设计电压源电路设计 2.1.12.1.1 降压电路 直流电压源的输入端接 220v 的交流电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值 和交流电压有效值相差较大，因而需要电源变压器进行降压。在对交流电压进行降压 处理时，电路采用变压器直接变压的方法，输出 16v 交流电压。 2.1.22.1.2 整流电路 整流电路一般分为半波整流和全波整流。半波整流相对于全波整流而言，在相同 的变压器的副边电压下对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压 器利用率高、脉

25、动小等优点，因此得到相当广泛的应用。其中桥式整流最为常用，单 相桥式整流电路课将变压器副边电压从交流转变为直流电压。鉴于以上优点，本设计 采用了桥式整流的方法。 2.1.32.1.3 滤波电路 电容滤波电路是最常见并且最简单的滤波电路，在整流滤波电路的输出端（即负 载电阻两端）并联一个电容即得到电容滤波电路。滤波电容容量较大，利用其充放电 作用，使输出电压趋于平滑。滤波电路需要 4.7uf、1000uf、100uf、2.2uf 电容各一 个。 2.1.42.1.4 稳压电路 稳压电路有稳压二极管型稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压器电路等多种类 型。为使电路简单化、高效化、稳定化，我们采用了集

26、成 7805 稳压器型稳压电路进行 稳压，为后面的一切电路提供了稳定的 5v 直流电压。 综上所述，整体电源设计思路为：220v/50hz 交流电源 16v 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 输出+5v 直流电压。 图 2.1- 5v 电压源电路 2.22.2 1s1s 信号源设计：信号源设计： 利用 555 集成定时器，构成占空比为 50%的多谐振荡器，用于产生周期为 1s 的矩 形方波。 2.2.1 555 定时器的引脚排列： 其中管脚 1（gnd）为接地端；管脚 2（tr）为低电平 触发端（2/3vcc）,也称阀值端；管脚 7（d）为放电端；管 脚 8（vcc=5v18v）电源端

27、。 表 1：555 定时器功能表 图 2.2 555 定时器管脚图 2.2.22.2.2 555555 定时器的几种功能： 1）只要 rd=0,无论两个触发端为何状态，输出端 vo=0。 2）当 rd=1,高电平触发端 th2/3vcc，低触发端 tr1/3vcc 时，d 放电管导通，输 出端 vo=0。 3）当 rd=1，低触发端 tr1/3vcc，d 放电管截止，输出端 vo=1.。 4）当 rd=1，而低触发端 tr 和高电平触发端 th 的电平在 1/3vcc 到 2/3vcc 之间时， 输出保持不变。 2.2.42.2.4 555555 定时器制成多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡

28、器，接通电源后不需外加触发便能产生矩形脉冲 图 2.4 -多谢振荡器 我们用 555 定时器构成多谐振荡器的原理很简单,只要将施密特触发器的反相输出 端经 rc 积分电路接回输入端即可。当接通电源以后,因为电容上的初始电压为 0,所以 输出为高电平,并开始经电阻 r 向电容 c 充电,当充到输入电压为 vi=vt+时,输出电压跳 变为低电平,电容 c 又经过电阻 r 开始放电。当放至 vi=vt-时,输出电位又跳变为高电 平,电容 c 重新开始充电,如此周而复始,电路便不停的振荡.由 vc 的波形求得电容 c 的 充电时间 t1 和放电时间 t2 各为 t1=（r1+r2）cln【(vcc-v

29、t-)/(vcc-vt+)】=(r1+r2)cln2 t2=r2cln【(0-vt+)/(0-vt-)】=r2cln2 振荡周期为 t=t1+t2=(r1+2r2)cln2 振荡频率为 f=1/t=1/【(r1+2r2)cln2】 通过改变 r 和 c 的参数即可改变振荡频率。输出脉冲的占空比为 q=t1/t=(r1+r2) /(r1+2r2)。为了得到占空比为 50%的脉冲，可采用占空比可调的可调电路。电容的充 电电流和放电电流流经不同的路径，充电电流只经过 r1，放电电流只经过 r2，因此电 容充电时间变为 t1=r1cln2 而放电时间变为 t2=r2cln2，故输出脉冲占空比为 q=r

30、1/（r1+r2）取 r1=r2 则可得到占空比为 50%的信号源。经以上分析及计算 r1=r2=72k,c=10uf。同时考虑到实际中不可能存在两个阻值完全相等的电阻，因此 在 r1 和 r2 之间可加入一个 10k 的电位器，通过调节电位器已达到 r1、r2 阻值完全 相等的目的。 图 2.5 -1s 信号源电路图 2.32.3 计数器电路设计：计数器电路设计： 利用 1 片 74ls190 芯片和一个发光二极管实现十五进制倒计时功能。 2.3.12.3.1 74ls19074ls190 管脚图及功能简介 74ls190 为同步十进制加/减计数器，它的引脚图及功能如下： 图 2.6-74l

31、s190 引脚图 190 的预置是异步的。当置入控制端（）为低电平时，不管时钟端（cp）状态ld 如何，输出端（q0q3）即可预置成与数据输入端（d0d3）相一致的状态。 190 的计数是同步的，靠 cp 同时加在四个触发器上而实现的。当计数控制端（ ）为低电平时，在 cp 上升沿作用下 q0q3同时变化，从而消除了异步计数器中出ct 现的计数尖峰。当计数方式控制（/d）为低电平时进行加计数；当/d 为高电平时uu 进行减计数。只有在 cp 为高电平时和/d 才可以跳变。ctu 190 有超前进位功能。当计数上溢或下溢时，进位/借位输出端（co/bo）输出一 个宽度约等于 cp 脉冲周期的高电

32、平脉冲；行波时钟输出（）输出一个宽度等于rc cp 低电平脉冲。 利用端可级联成 n 位同步计数器。当采用并行 cp 控制时，则将接到后一rcrc 级；当采用并行控制时，则将 rc 接到后一级 cp。ctct 表 2：74ls190 的功能表 2.3.22.3.2 电路连接概述 根据功能表可知，当 u/d 为 1，pl=0 且 clk=1 时，对应 clk 脉冲上升沿， 74ls190 进行十进制减法运算。故在计数开始前先将 pl接 jk 触发器的输出端 q，计 数开始时为满足电路开机预置数的要求，通过调节拨码开关以置数。在计数过程中， 当个位片减到 0 时，便会产生一个借位信号，借位端通过一

33、个非门与十位片的技术控 制端 tcd连接，十位片减 1，从而在 cp 脉冲的作用下，计数器进行下一个减法循环。 最后倒计时到 0 时，计数器十位片的 tcd 端为低电平，通过与门与信号源相与后仍为 低电平来控制各位片的 cpd（减法计数器时钟输入端）使计数器停止工作。 图 2.7 -计数器及停止电路 2.42.4 显示电路显示电路 电路显示部分主要用到译码器和数码管。译码器选用 74hc4511（相当于 cd4511） ， 它是一个 bcd 七段译码启动器。另外，显示器电路的设计用七段显示数码管来显示译 码器输出的数字，主要分为两种：共阳极或共阴极显示器。74hc4511 译码器对应的显 示器

34、是共阴极显示器（译码输出为“1”时，字段点亮，输出为“0”时字段熄灭） 。 利用译码器将二十进制（bcd）码转换成七段信号，在驱动器的作用下驱动显 示器的 a、b、c、d、e、f、g 七个发光段，推动七段显示数码管（led）进行显 图 2.8 74hc4511 管脚图 图 2.9 七段显示数码管（led） 其中，四个输入端 da、db、dc、dd 分别接 8421 码的响应输入端（dd 为最高位） ； 七个输出端 oaog 接共阴七段显示数码管的对应端以驱动对应端亮。lt 、le 、bi 是三个附加控制端，当附加控制端 lt 、le均为 1，bi为 0，电路实现正常译码， 译码输出为高电平的字

35、锻亮。若 lt为 0,无论 bi 、le为何值时，a、b、c、d 为何 状态，ag 各段输出均为 1，数字管的七段全亮。在 lt=1 的前提下，若 bi=1 且 abcd 为 0000，则译码器的各断输出均为 0，显示器熄灭。 （如果要正常显示“0”字， 则需使 bi=0） 。当作为输入端使用时成灭灯输入，只要 bi=1，无论其他输入端状 态如何，被驱动的数码管各段同时还是熄灭；作为输出端使用时，成灭零输出。 74hc4511ls48 电路结构决定，只有当 abcd 为 0，且 bi=0 时，译码器才会给出低电平。 显示器采用七段显示数码管,它可直接显示出译码器输出的十进制数。如果输入的 频率

36、较高时,显示器所显示的数字可能出现混乱或很快改变的结果,这时可在计数器的 后面加一级锁器；如果显示器所显示的数字暗淡,可加一级缓冲器。 为了能正常工作， 在 74hc4511 与数码管之间应串联 1k 左右电阻。 图 2.10-显示电路 2.52.5 报警电路报警电路 根据任务书的要求，设计电路应具有最后 3 秒报时功能，即要求响半秒、停半秒 共三下。这一功能实现的思路是：最后三秒响，那么就将最后三秒的信号取出；其半 秒信号的报时可由信号源控制，因为信号源是一个占空比为 50%的 1s 信号源，其波形 中 1 秒的周期内有半个周期 t 即半秒的时间是高电平，那么高电平就可以驱动蜂鸣器 报警。所

37、以报时电路是由 2 个或非门、3 个与门以及 2 个与非门组成。其中一个双线或 非门接个位片的 q3、q2 端，另一个双线或门接个位片的 q1、q0 端，其中的一个双线 或门的输出和信号输入一个双线，另一或门的输出接一个与非门之后输出 m，其中一个 jk 触发器的输出和一个高电平接入另一个与非门的输入，输出与 m 接剩下的一个双线 与门，上述的两个双线与门的输出接剩下的一个与门，输出接蜂鸣器。实现报警功能。 图 2.11-报警电路 2.62.6 控制电路控制电路 控制电路由 jk 触发器构成的 t 触发器来来给出复位信号。 图 2.12-控制电路 3 3仿真调试仿真调试 3.13.1 软件介绍

38、软件介绍 proteus 软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流 和直流等数千种元器件和多达 30 多个元件库。proteus 软件提供多种现实存在的虚拟 仪器仪表。此外，proteus 还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的 方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、 极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，proteus 软件提供丰富的测试信 号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供 schematic drawing、spice 仿真与 pcb 设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以

39、仿真 51 系列、avr、pic 等常用的 mcu，并提供周边设备的仿真，例如 373、led、示波器等。 proteus 提供了大量的元件库，有 ram、rom、键盘、马达、led、lcd、ad/da、部分 spi 器件、部分 iic 器件，编译方面支持 keil 和 mplab 等编译器。 3.23.2 调试过程调试过程 3.2.13.2.1 倒计时及停止电路调试倒计时及停止电路调试 根据理论设计，仿真后及得如下截图结果。即从 15 开始倒计时，在 0 处停止倒计时， 保持 0 状态。 至 至 4 4实验中出现的问题及解决方法实验中出现的问题及解决方法 一、一、ne555ne555 定时器

40、模块定时器模块 故障：线路连接好后 3 输出端没有预设的脉冲 报警不标准占空比没达到 1/2 调试：用万用表测得 ne555 输出端电压为零，说明可能芯片没有导通，换 了 片结果与预想的脉冲符合，正确。 经查阅数字电子技术基础教材得知只加电阻的 ne555 定时器是无法 接成任务书要求的 12 占空比，需要在 r2 后面接上一个反向二极管，然后再用一个二 极管与二者正向并联，如下图所示 二、用二、用 74ls76jk74ls76jk 触发器做成的门控电路模块触发器做成的门控电路模块 故障：线路连接好后反复按下开关输出端没高低电平的翻转 调试：检查线路无误后，将开关取下来测得开关关上与断开时两端

41、的电阻都无 穷大，此现象说明开关是坏的，于是换了一片好的开关装上。接通电源后输出端还是 没有高低电平的反转，再次检查线路才发现芯片没有插牢，芯片被完全按下去后，在 此接通电源，反复按下开关后输出端有了高低电平的翻转，此现象与预期的现象相符， 该模块已成功完成。 三、两片三、两片 74ls19274ls192 级联做成的倒计时模块级联做成的倒计时模块 故障：按照电路图将倒计时模块连接好后，接上电源送入脉冲后数码显 示管没有反应，漆黑一片。 正常倒计时后数码管显示不全 调试：数码管无任何显示说明其没有接上电源，在通电的情况下先用万用表测 电源插在面包板的两个引脚看是否为正常的五伏电源，结果为零伏。

42、取下电源的两根 导线后测得五伏，从而得出五伏电源是正常的，可见当电源的两个引脚插上面包板两 引脚之间的电压为零伏是面包板被短路造成的，将电源直接连到地线上了。将该模块 接地的几根导线全部断开，再次测得插在面包板上的电源引脚正常，说明猜想正确， 最后将地线逐一插上个个排除，最后确实检查出有一条电源线被误接到地线上去了， 将其改动接通电源后数码管有了显示。 接通电源加上脉冲后个位数码管显示不全，但从不全显示的数码管中可 以看出倒计时从 09 是正常的，于是怀疑可能是数码管出了问题或是数码管的一个抑 或是几个引脚没有被正常接上。于是换了一片正常的管子，可是上述现象并没有因此 改变，于是排除一种可能，

43、接着检查线路，果然在检查中发现个位数码管的 9 引脚没 任何连线，接上后，数码管开始正常倒计时，正常。 四、四、倒计时开始灯亮结束灯灭模块倒计时开始灯亮结束灯灭模块 故障：线路按图纸接好后灯一直不亮 调试：检查线路无误后将二极管取下检测正常，最终发现原来是二极管的正负 极插反了。 五、五、最后三秒报警模块最后三秒报警模块 故障:按图接好接通电源后 1310 秒也开始报时 调试： 蜂鸣器是接在一个二与门上，该与门的两个端子一个作用是保证在数码 管个位在显示出现 3、2、1 时该端子有脉冲其余时刻为低电平，另一个端子在此的作 用为保证在十位数码管显示为零时该端子为高电平其余时刻为低电平，最终实现最

44、后 三秒报警。数码管显示 1310 时报警器发出声响说明二与门上述的第一个端子正常， 在排除与门正常后，将第二个端子的接线取出来接到发光二极管上进行检测，测得在 整个倒计时中发光二极管一直发亮，此现象表明该端子一直为高电平并没有起到应有 的作用，顺着此错误的接线检查发现该端子被误接到电源上了，线路正常连接后报警 正常。 六、模块衔接后整体出现的问题六、模块衔接后整体出现的问题 故障：倒计时归零后没有停止而是自循环 偶尔几次开关不起作用 调试：74ls192 的减法输入端是由有一个二与门被接入，该与门的一个端子是提 供脉冲用的，另一个端子是在两数码管全为零时提供给与门一个低电平的作用。出现 上述故障得出两种可能一：与门出问题； 二：提供低电平的端子有问题。检查与门 没问题后，沿着提供低电平的端子检查去发现该端子被接到了电源上，本应是接到十 位 74ls192 的借位端，改正后电路正常。 开关偶尔几次不起作用说明其接触不良，检查后发现开关确实没有接牢 固，接牢固后开关正常。 附录附录 电子秒表总电路图电子秒表总电路图 总总 体体 电电 路路 图图 图 6.0 总 体 设 计 电 路 图 元元 器器 件清单件清单 元器件名称个数 555 定时器1 个 jk 触发器2 个 74ls190 1 个 74hc4511 1 个 七段数码显示管