电子跳绳计数器

1、沈阳工程学院课程设计1 设计任务描述1.1 设计题目：电子跳绳计数显示器1.2 设计主要内容及要求1.2.1设计目的 （1）掌握电子跳绳计数显示器的构成、原理与设计方法； （2）熟悉集成电路的使用方法。1.2.2 基本要求（1）跳绳显示器中的传感器将人每跳动一次的振动以脉冲形式发出，将此脉冲整形作为基准计数脉冲；（2）可以记录跳绳的次数，最大值为9999。（3）假设每跳20次可消耗1卡的热量，所消耗卡路里的三位计数译码显示；（4）记录本次跳绳的时间（可以两位分钟为单位）。1.2.3 发挥部分（1）计数器的预置，当达到预置值时，发出庆祝声音； （2）每跳500次发出提示音；（3）跳绳的速度（次数

2、/分钟） 2 设计思路2.1设计构思跟据所给题目的要求，本次电子的课程设计的内容为电子跳绳计数显示器，其功能是记录跳绳所跳的个数测量，与我们平时乘出租车时的交费表同一原理，我设计的电子跳绳计数显示器的基本电路由四个主要部分组成分别是震荡电路、分频电路、跳绳记数电路、时间记录电路、闹铃报警电路。(1)震荡电路设计：本人选用石英晶体震荡电路，利用石英晶体产生一个1kHz的震荡频率。(2)分频电路设计：在此处可选用计数器来进行分频，如选用74160芯片，将1kHz的频率以十的N次幂来分频。(3)跳绳记数电路：此处的记数可用二十进制、十进制的芯片集联来实现N位记数。(4)时间记录电路：在此同里程记数电

3、路的连接方法即可记时。(5)闹铃报警电路：实现目的地到达时的报警，应用5G555芯片可实现。3 设计方框图以下为设计方框图，以此为框架构造电路设计，如图3.1所示。震荡 分频计数、译码显示传感器施密特触发器译码、显示500次报警器卡路里计数分频图3.1设计方框图4 各部分电路设计及参数计算4.1 秒信号产生电路设计及其工作原理4.1.1振荡电路本电路中的振荡器是由石英晶体组合电路而构成的振荡器。由于石英晶体振荡的稳定最后，而且造价不高，它的振荡频率所以被广范应用于个种场合。工作原理：时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。振荡器产生的振荡频率为1kHz，其石英振荡器的连接方法如图4

4、.1所示。 图4.1石英振荡器4.1.2 秒信号产生电路设计为了将1kHz的频率分频为1Hz的信号需用3片74160进行分频后可得到1Hz的秒脉冲信号,其原理接线图如图4.2所示。图4.2 振荡分频原理图4.2 计数译码显示电路设计秒计数器的十位和个位，输出脉冲除用做自身清零外，同时还作为“分”计数器的输入信号。分计数器电路与秒计数器相同,本电路设计为可以记录“分、秒”的计数器，设计电路图，如图4.3所示图4.3 显示时间原理图4.3 闹铃报警电路闹铃报警电路的设计是由一个5G555产生的电路外接扬声器即可完成，其原理图，如图4.4所示。图4.4 报警电路原理图4.4 卡路里的三位计数译码显示

5、4.4.1 分频电路卡路里计数器需用2片74160进行分频后可得到信号，其原理接线图如图4.5所示。图4.5分频电路原理图4.4.2 三位卡路里计数译码显示三位卡路里计数译码显示器需要3片7448译码显示组成，由2片74160与其相连接，组成电路，其计数方法为每跳20次可消耗1卡的热量。其原理接线图如图4.6所示。图4.6三位卡路里计数译码显示原理图4.5 跳绳计数显示器跳绳计数显示器的千位、百位、十位和个位，输出脉冲除用做自身清零外，同时还作为“次数”计数器的输入信号。本电路设计为可以记录“千、百、十、个”位的计数器，可以记录跳绳的次数，最大值为9999，设计电路图，原理图如图4.7所示。图

6、4.7跳绳计数显示器原理图5 工作过程分析电子跳绳计数显示器根据工作要求可分为分频电路、计时电路、报警电路、计数电路几个主要部分。首先使用石英晶体振荡电路产生一个1kHz的频率将其作为计时电路的CP脉冲，但这个频率不可以直接分给计时电路，因为所接的计时电路是一个需要1Hz的脉冲信号，所以这里应用三个十进制计数器74160芯片作为分频电路，最后就可以输出一个1Hz的脉冲信号，此信号为一个高电平信号。第二个主要部分是计时电路，选用了十进制异步计数器74160芯片的集联就可以完成。第三个部分是报警电路，使用5G555芯片，当到所须的次数时发出一声报警信号。第四个部分是核心部分，跳绳计数电路，同样使用

7、十进制计数器74160，应用4片相连最多可以计到9999次数。最后，设计两个清0开关。计时电路应用了74160芯片，所以脉冲在下降沿有效，除了需要1Hz的脉冲信号以外还需要比较器所发出的信号，以保证预制里程数到达以后计时器停止计时，由于最初设计时所定的可以输入100次数可调且74160为上升沿停止计数，所以两个比较器的输出应该使用一个或非门，输出的信号正好也可作为报警器的脉冲。但计时器有两个输入信号，此时可以使用一个与非门实现。另外还要将传感器接入跳绳计数最低端的CP脉冲。6 元器件清单元器件清单，如图6.1所示。图6.1元器件清单序号元件名称规格及用途数量1定时器5G5551片2计数器741

8、6016片3译码器744811片4显示器BS20111片5四二输入与非门74084片6三三输入与非门74106片7电阻1k1个8电阻10k2个9电容0.047uF1个10电容0.1 uF1个11电容0.01 uF2个7 主要元器件介绍7.1计数器 741607.1.1引脚图 74160芯片的引脚图，如图7.1所示。图7.1 74160芯片引脚图7.1.2功能表74160芯片的功能表，如表7.1所示表7.1 74160芯片的功能表清 零Cr预 置LD使 能S1  S2 时 钟 CP预 置 数 输 入A B C D输 出QA QB QC QD011110111 0 1 01 1 上 升

9、沿 上 升 沿 A B C D 0 0 0 0 A B C D 保 持 保 持 计 数7.1.3功能介绍是常用的十进制计数器，可以做分频使用，以十的整数次幂降频，一般情况下用做计数器。7.2七段显示译码器7.2.1引脚图7448芯片的引脚图，如图7.2所示。图7.2 7448芯片引脚图7.2.2功能表7448芯片的功能表，如表7.3所示。表7.4 7448芯片的功能表7.2.3功能介绍七段译码器也称为BCD七段显示译码器，顾名思义，它是将输入的BCD码翻译成LED显示该BCD的七段信息输出。七段译码器有输出低电平有效和高电平有效的多种型号。当选用的LED是共阳极接法时，应使用低电平输出有效的七

10、段译码器7447；当选用的LED是共阴极接法时，应使用高电平输出有效的七段译码器，如7448（OC输出）等。七段译码器内部一般包含了LED的驱动电路，驱动共阳极LED的译码器（输出低电平对应段亮）驱动电流一般较大（灌电流），如果该电流与LED器件的正常工作电流近似，那么可以直接驱动LED，如果驱动电流大于LED正常电流许多，那么两者之间要加限流电阻，根据LED的参数估算限流电阻的大小；如果七段译码器驱动能力不够大，特别是驱动共阴极LED时，可以在两者之间加适当的上拉电阻，比如7447驱动共阴极的BS201时，要LED有正常显示亮度就要加上拉电阻。LED也有多种型号，如BS211、BS212、B

11、S213为共阳型；BS201、 BS202、 BS203为共阴型。每种型号的LED厂家手册都提供了详细功能及参数介绍（可以通过资料或网络查找），比如，七段共阴磷砷化镓显示器BS201主要参数：1)消耗功率 PM150mW2)最大工作电流 IFM100mA3)正常工作电流 IF40mA7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。 7448的功能表如表5.3.4所示，它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO。小 结在本周我们进行了数字电子的课程设计这一周是我上大学以来最忙的一周，同时也是获益最多的一周。尽管我们吃了很多的苦。

12、但是我们也乐在其中。对于数字电子我们都很熟悉，因为我们就生活在这个数字的时代，无论是生活学习还是工作，数字电路无处不在，我才发现，人们的生活已经无法再离开电了，而数字电路的优点越发的显示出来，使用它我们到是得心应手，但是如果要让我们利用书本上的定理公式来设计一个电路甚至是一个电子产品就是一个很艰难的问题了。经过这一周，使我对书本上的知识有了更近一步的了解，知道所学的知识在实际中的应用。课程设计课题拿到手里后，我们组的成员不是想了多久，聚到一起讨问题，去图书馆找材料几乎不曾闲过，由于题目比较复杂，所以解决起来有不少方案，而我的解决方案就是一我们组众多解决方案中的一种。有了解决方案，我们便开始动手

13、解决问题。首先是画出原理框图，根据原理框图设计逻辑电路图，但在老师检查中，还是有好几处不合理或不能实现的地方。经过老师耐心的讲解，将其中不合理的地方一一改正，在不明白的地方查找参考书，完成了设计的内容。在这次课程设计中，我不但学会了理论知识同时也学会了怎样与人合作，与人沟通。我和小组同学经过激烈的讨论，查找了许多资料，互相帮助，把设计中遇到的难题一一解决，通过自主性学习，圆满地完成了老师分配的任务。通过这次设计，我学到了许多书本上学不到的知识，不再仅仅局限于课本上学的几种器件，还了解了许多功能更全的器件和集成电路。刚开始在图书馆查找资料的时候，我感觉像大海捞针，不知道从何查起，而经过了多次的思

14、考总结之后，我能更快的高效率的找到自己想要的资料，顺利完成了课程设计。致 谢紧张的数字电子课程设计结束了。虽然只有一周，但在这紧张的一周我学到不少知识。不仅有课堂内的知识，还有许多书本外的知识，所以在这里首先对老师安排此次课程设计表示感谢。如果说一个团队很好的配合可以让团队中的每一个人发挥自己的优势，那么我们两位辅导老师的加入，无疑让这个团队的工作效率更上一城楼，在曲延华曲老师的帮助下我才能顺利的完成，如若不然，我是万难完成，由其让我感动的是，秦老师在帮助我们完成课程设计的时候几乎不曾吃过一顿午饭，但她还是依然细心的回答我们每一个问题，帮我们找到错误之处，还教我们应该用什么方法去改正。在此我对

15、曲老师表示诚挚的致谢。课程设计的一周，是团体配合的一周，一个的力量始终有限，团体的力量才是战胜困难的武器。在课程设计的一周我和我组的成员相互讨论、研究、愉快的完成任务。我由衷的对我组的每一位成员表示感谢，感谢他们让我组的每一个成员感到我们的课程设计是愉快的。课程设计中，是少不了各种资料的，而学校图书管里大量的资料让我们可以从容的按自己的设计方案实现电路，这回的课程设计在网络上无法找到一个完整的课题，所以这次的课题几乎是我们自己完完整整自己设计的，所以我也应该感谢学校给与我们如此的难题，培养了我们自己完工作的能力，并且学校图书馆充足的图书及各种资料表示感谢。最后再次感谢在本次课程设计中帮助我及每一位同学的老师和同学。参考文献1 于增安，秦宏，赵重厚，胡宁.电子技术试验:中国电力出版，20072 何希才.常用集成电路简明