数字式秒表实验报告

1、河北大学2011届本科生课程设计数字式秒表摘 要装订线如今，信息正是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的技术领域之一，数字技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化，但大规模集成电路中的基本模块结构仍然需要基本单元电源电路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大规模或中规模地方法仍然需要我们掌握。 二进制数及二进制代码是数字系统中信息的主要表示形式，与，或，非三种基本逻辑运算是逻辑代数的基础，相应的逻辑门成为数字电路中最基本的元件。数字电路的输入，输出信号为离散数字信号，电路中电子元器件工作在开关状态。除

2、此之外，由与，或，非门构成的组合逻辑功能器件编码器，译码器，数字分配器，数字选择器，加法器，比较器以及触发器是常用的器件。 与模拟技术相比，数字技术具有很多优点，这也是数字技术取代模拟技术被广泛使用的原因。 本设计所实现的数字式秒表是电子设计技术中最基本的设计实验之一。该数字计数系统的逻辑结构较简单，是由脉冲信号发生器，分频器，计数器，译码器，数码管组成。本设计报告由内容摘要、设计任务要求、元件清单、电路图、设计成果的评价及课程设计心得体会组成，力求将整个系统的设计过程、原理、以及心得体会完整的呈现出来。关键词：计数器 译码器 数码管 JK触发器 D触发器 谐振电路目 录一 设计任务要求二 元

3、件清单×2.1 计数器74LS1922.2 译码器74LS472.3 D触发器74LS742.4 JK触发器74LS1122.5 与非门74LS002.6 电阻、电容、二极管三 电路图四 设计成果评价五 课程设计心得体会附录装订线一 设计任务要求1.1 设计任务 用TTL或CMOS集成电路设计数字式秒表逻辑控制电路并实验验证。1.2 要求装订线1.2.1 提供器件集成器件：74LS192(CC20192),74LS112或74LS74,74LS00(CD4011),74LS20,74LS47其他器件：数码管，电阻，电容，逻辑开关，单次脉冲开关，导线等。1.2.2 具体要求（1）最大计

4、时值为99分59.99秒（2）计时分辨率为0.01秒（3）具有清零、启动功能二 元件清单2.1 计数器74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能其引脚排列及逻辑符号如下所示：图5-4  74LS192的引脚排列及逻辑符号 （a）引脚排列（b）逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。装订线其功能表如下：        

5、      输入     输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 × × ×××××0000 0 0 × ×dcbadcba 0 1  1××××    加计数 0 1 1 ×

6、;×××    减计数计数器74LS192共需要六个2.2 译码器74LS4774LS47的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出的高、低电平信号。常用的译码器电路有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器。译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，下面列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。 74LS47真值表/ D C B Aa b c d e f

7、g说明0X1X X X X0 0 0 0 0 0 0试灯XX0X X X X1 1 1 1 1 1 1熄灭1000 0 0 01 1 1 1 1 1 1灭零1110 0 0 00 0 0 0 0 0 101X10 0 0 11 0 0 1 1 1 111X10 0 1 00 0 1 0 0 1 021X10 0 1 10 0 0 0 1 1 031X10 1 0 01 0 0 1 1 0 041X10 1 0 10 1 0 0 1 0 051X10 1 1 01 1 0 0 0 0 061X10 1 1 10 0 0 1 1 1 171X11 0 0 00 0 0 0 0 0 081X11 0

8、 0 10 0 0 1 1 0 09装订线74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器， 74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码， 可以直接把数字转换为数码管的显示数字。 74LS47为低电平作用。管脚图如图所示。 74LS47管脚图引角功能(1)LT()：试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当LT()=0时，无论输入A3 ，A2 ，A1 ，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，也就是七段将全亮,若驱动的数码管正常，是显示8。 (2)BI()：灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。当BI()=0时，不论LT()和输入A3 ，A2 ，A1，A

9、0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极数码管熄灭。 (3)RBI()：灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0，但是在RBI(-)=0作用下，使译码器输出全为高电平。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。 (4)RBO()：灭零输出，它和灭灯输入BI()共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。2.3 D触发器74LS7474LS74内含两个独立的D上升沿双d触发器，每个触发器有数据输入（D）、置位输入（）复位输入（）、时钟输入（CP）和数据输出（Q、）。、的低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的电平无关。

10、当、均无效（高电平式）时，符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。74ls74功能表: 输    入 输  出 SDRDCPDQn1 Qn1 01× × 1010× × 0100× × 11 11011 00111 × QnQn74ls74在电路中用于振荡电路，产生脉冲，实现计数，需要1个2.4 JK触发器74LS112装订线在实验中实现分频和开关的作用。需要一个。2.5 与非门74LS0074LS00 为四组 2 输入端与非门（正逻辑）。在实现第四位十进制转化为六进制

11、。从而实现60进位。需要1个2.6 电阻、电容、二极管装订线电阻、电容、二极管主要实现震荡电路，最后实现脉冲输入。各需要一个。电路图如下三 电路图电路图如下 四 设计成果评价完成了所有的设计要求：1.秒表最大计时值为99分59.99秒；2. 6位数码管显示，分辨率为0.01秒；3.具有清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能；4. 控制操作键不超过二个。在这次课题设计中，我们的整体思路主要是参考了老师的意见，然后进行不断的研究与探索而成的。实现了电路的最简洁，使电路图简单易懂。五 课程设计心得体会 4总结与体会 在设计实践的过程中，我深深的体会到必须要有

12、扎实的知识基础，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。 在这次课程设计作业的过程中充分暴露了我们理论基础知识掌握得不牢固以及动手能力弱的缺点以致使我们在设计过程中出现这样那样的问题，如：74LS192芯片和74LS47的工作原理及管脚图的诸多方面，这些芯片以前没用过；其次：在控制电路中也遇到了很多问题比如说，如何实现任务书上的要求的功能如何实现，怎样用74LS112来实现控制电路。这些都暴露出了前期我在这些方面知识的欠缺和经验的不足。对于我来说，收获最大的是方法和能力；那些分析和解决问题的能力。在整个课程设计的过程中，我发现我们在实际操作经验方面的能力实在

13、有限，对这些芯片的功能没有理性的认识，有些东西可能与实际脱节。总体来说，我觉得像课程设计这种类型的作业对我们的帮助还是很大的，它需要我们将学过的相关知识系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改进！ 通过这次对数字电子钟的设计作，让我了解了电路设计的基本步骤，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路先进行软件模拟仿真再进行实际的电路制作。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功，同时，在仿真阶段，仿真软件会自动纠正有的芯片的工作功能，但是在实际插面包板时这些问题就会暴露出来，例如，JK触发器初始状态的不确定性。所以，在设计时应综合考虑这些差异。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，同时我认为实际电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。 总体来说，通过这次课程设计学习，我越发感觉电子设计不是死板的东西，是有很大科学性与艺术性的。不同芯片的使用，不同的接线方法，不同的变量，不同的实现思路，经过组合后几乎可以称之为艺术。这次课程设计使我对各种电路都有了大概的了解，也学会了常用EDA软件的使用，在平时的理论学习中遇到的问题都一一解决，加深了我对专业的了解，培养了我对学习的兴趣，为以后