数电课设秒表

1、 沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计 设计题目： 秒表 系 别 自动化学院 班级 学生姓名 学号 指导教师 曲延华/秦宏 职称 讲师/副教授 起止日期： 2014年 6月30日起至2014年7月4日止 沈阳工程学院课程设计任务书 课程设计题目： 秒表 系 别 自动化学院 班级 学生姓名 学号 指导教师 曲延华/秦宏 职称 讲师/副教授 课程设计进行地点： F座 任 务 下 达 时 间： 2014年 6 月 18日起止日期：2014年 6月30日起至 2014年 7月4日止教研室主任 曲延华 2014年 6 月11日批准秒表设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的 （1）掌握秒表的构成、原理

2、与设计方法；（2）熟悉集成电路的使用方法。1.2基本要求： （1）能进行分、秒、0.1秒、0.01秒计时，有独立的时间显示电路； （2）显示完毕后清零并发出响声。1.3发挥部分： （1）预置定时报警（例如1分钟跑等项目） （2）其他。2 设计过程及论文的基本要求2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选1个方向：（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图、印刷电路板图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需在规定时间内在单独在网络教学平台上交。2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。项目

3、齐全、不许涂改。图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图与印刷电路板图）。3 时间进度安排顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注12014.6.30学生根据任务书做出原始框图并画出初步逻辑电路图点名22014.7.1检查框图及初步逻辑图完成情况，检查及纠正错误打分32014.7.2检查及改正逻辑图，并用EDA软件仿真逻辑图打分42014.7.3讲解印刷电路板图绘制

4、及报告书写，仿真各部分电路波形打分52014.7.4报告书写，答辩，收报告打分2014-06-18沈 阳 工 程 学 院 数字电子技术 课程设计成绩评定表系（部）： 自动化学院 班级： 学生姓名： 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全

5、，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分 沈阳工程学院秒表课程设计 中 文 摘 要 数字

6、电路以其便捷、稳定，高效的优点在现代电子技术中占有越来越重要的地位。随着集成技术的进一步提高，各种数字电子新技术的出现和应用，新世纪里谁掌握了新技术谁就得到了获胜的资本。尤其现代电子中秒表分类众多，且更是有很大的运用，如机械秒表与机械手表相仿，但具有制动装置，可精确至百分之一秒；电子秒表用微型电池作能源，电子元件测量显示，可精确至千分之一秒，广泛应用于科学研究、体育运动及国防等方面。 本次课程设计的是电子秒表，现代秒表的设计上功能不断完善，在时间的设计上不断的精确，人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。秒表的设计是由555芯片，及相关芯片提供的，能够能产生分计数、秒计数、0.0

7、1秒计数，这将会更精确。本设计是以555定时器为核心，以分频、计数与译码显示模块为主要构成部分的电子秒表的设计方案，充分利用数字电路的计数、译码、显示的优良特性，使整个设计达到了比较满意的效果。基本电路主要有时钟脉冲产生电路、分频电路、计数与译码电路（包括显示电路）、开关按钮电路。所设计的电子秒表达到了设计要求的各项指标，并且在这个基础上进行了功能扩展，系统具有随时启动、停止以及清零功能。这次设计中不但对以前的知识进行巩固，而且学会了更多的新知识，提高思维、强化动手能力，能够更好地适应和走上工作岗位，为以后的就业打下一定的基础.关键字: 秒表 译码 计数 目录第一章 设计任务描述.1 1.1设

8、计题目 秒表.1 1.2设计要求.1 1.2.1设计目的.1 1.2.2基本要求.1 1.2.3 发挥部分.1第2章 设计思路.2第3章 设计方框图.3第4章 各部分电路设计和参数计算.4 4.1秒脉冲发生器电路设计及参数计算.4 4.1.1秒脉冲发生器工作原理.4 4.1.2秒脉冲发生器波形图 .5 4.1.3秒脉冲发生器参数计算 .6 4.2 计数器（74LS90）.6 4.2.1 74LS290引脚图和功能表.6 4.2.2 七段发光二极管（LED）数码管.8 4.2.3 BCD码七段译码驱动器CC4511.9第五章 工作过程分析.11第六章 元器件清单.12总结.13致谢.14参考文献

9、.15附录 逻辑电路图.16 第一章 设计任务描述1.1 设计题目：秒表1.2 设计要求1.2.1 设计目的 （1）掌握秒表的构成、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）能进行分、秒、0.1秒、0.01秒计时，有独立的时间显示电路； （2）显示完毕后清零并发出响声。1.2.3 发挥部分 （1）预置定时报警（例如1分钟跑等项目） （2）其他 第二章 设计思路 秒表大致可分为两种方案实现。一种是采用单片机控制，其优点是编程简单，需增加的电解电路简单；另一种是利用电子电路装置控制，其电路不很复杂，制作和调试容易，成本也相对较低。因课设需求，本次设计采用第二种方案

10、。任何复杂的电子电路装置和设备，都是由若干个具有简单功能的单元电路组成的。总体方案的每个模块，往往是由一个主要电路组成的，其性能指标比较单一。在明确每个单元电路的技术指标的前提下，要分析清楚各个单元电路的工作原理，与前后级电路之间的关系以及电路的结构形式等。具体设计时，可以模仿成熟的先进电路，也可以进行创新和改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅各单元电路本身要设计合理，各单元电路也要互相配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号之间的关系。设计时应减少元件的类型、电平转换和接口电路，以保证电路简单、工作可靠、经济实用。数字秒表，必须有一个数字显示。按设计要求，须用数码管来做显示器，题目要

11、求最大能显示595999，则需要六个数码管。计数分辨率为0.01s，需要相应的信号发生器，选择信号发生器有两种方案：（1）用晶体振荡器；（2）用集成电路555计时器与电阻电容组成的多谐振荡器。两者都可以产生振荡频率，我们选用方案（2），因为其核心部分是使用三个74LS90计数器采用串联方式构成，并且这种连接方式简单，使用元器件数量少。CP脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生50HZ脉冲。秒计数60进制，分计数10进制，输出为3片7448芯片匹配的3片共阴极数码管，最大计时时长为5959.99，超过最大显示的数字要重新从0开始计数。暂停功能采用阻断CP脉冲输入设置，具有较高的优先级。清零功

12、能用与非门并联计数器同步清零（清零时控制脉冲为高，计数器内部清零脉冲为无效高状态，计数器被强迫清零），由点触式开关控制。第三章 设计方框图 数码显示器 译码电路 秒计数器 控制电路秒信号发生器第四章 各部分电路设计及参数计算4.1 秒脉冲发生器电路设计及参数计算4.1.1秒脉冲发生器工作原理图4.1-1 脉冲工作原理图产生秒信号的电路有多种形式，图4-1是利用555定时器和计数器74LS290来组成秒信号的发生器。由555定时器组成多谐振荡器的原因:由于555定时器内部灵敏度较高,而且采用差分电路形式,用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小.工作原理:由于时间标

13、准信号的频率很高,要得到秒脉冲,则需要你分频电路.振荡器产生的频率为1000HZ,用3片74290N进行分频后可得到1HZ的秒脉冲信号，以备计时电路需要。174.1.2 秒脉冲发生器波形图图4.1-2 多谐振荡器波形图4.1-3 10分频输入输出波形图4.1-4 一次10分频频率由图4-2，4-3可以看出一个74LS290可以完成一次十分频。所以使用3个74LS290将555振荡器产生的1000HZ分频成为1HZ。4.1.3 秒脉冲发生器参数计算想要由555定时器组成的振荡器产生的振荡频率为1000HZ，选定电容C=10nF，R2=50K，利用下面公式计算： 频率 f=1/T，而要得到1000

14、HZ的脉冲信号，故f=1000HZ,将以上各数据代入式中，得1000=0.7*（100+R1）*10解得R1=42.875K实际电路中选用43K电阻，实际产生频率为1001HZ，但由于误差实际产生频率为992HZ见图4-4.4.2 计数器（74LS90） 图4-2-1 六十进制计数器4.2.1 74LS290引脚图和功能表： 输入输出功能清零置9时钟、 、1 10 ×× 0× ×0 0 0 0清零0 ×× 01 1× ×1 0 0 1置90 ×× 00 ×× 0 1输出二进制

15、计数1 输出五进制计数 输出8421BCD码十进制计数 1输出5421BCD码十进制计数1 1不变保持74LS90功能：通过不同的连接方式，74LS90可以实现4种不同的逻辑功能，还可借助对计数器清零，借助将计数器置9.其具体功能如下：（1）计数脉冲从  输入，输出端，为二进制计数器（2）计数脉冲从输入，CB为输出端，为异步五进制加法计数器（3）若将与相连，计数脉冲由  输入，  输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器（4）若将  和相连，计数脉冲输入，输出端，则构成5421码十进制加法计数器。（5）清零，置9功能a)异步清零当  、均为

16、“1”时，中有“0”时，实现异步清零功能，即  =0000b)置9功能当均为“1”时，  有“0”时，实现置9功能，即   =1001 本设计采用4.2.2 七段发光二极管（LED）数码管LED数码管是目前最常用的数字显示器，图（a）(b)为共阴管和共阳管的电路，图（c）为两种不同出线形式的引出脚功能图。一个LED数码管可以显示09十进制数，LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。本设计采用共阴数码管与CC4511匹配4.2.3 BCD码七段译码驱动器CC4511本设计采用的是CC45

17、11来驱动共阴级LED数码管。CC4511的引脚排列如图所示。其中A1、A2、A3、A0BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴级LED数码管。  测试输入端，  =“0”时，译码输出全为“1”。 消隐输入端，  =“0”时，译码输出全为“0”。LE锁定端，LE=“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE=0时的数值，LE=0为正常译码。表为CC4511功能表，CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。译码器还有据伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”,

18、数码管熄灭。CC4511引脚排列CC4511逻辑功能表：输入输出LE    A3A2A1A0abcdefg显示字形××0××××11111118×01××××0000000消隐011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100

19、11901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111××××锁存锁存 接通+5V的电源和将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示0-9的数字。 本设计需要三个数码管，可接入三组BCD码输入。CC4511与LED数码管的连接如下图所示： 图 CC4511驱动一位LED数码管 第五章 工作过程分析 J1控制数字秒表的启动和停止，J2控制数字秒表的清零复位。开始是先按下J2系统置位，接着

20、按下J1计数器开始接受由555多谐振荡器产生的脉冲信号，数字秒表开始计数。 计数中按下J1，脉冲不能给上面的计数电路，整个电路暂停计数。 计数中按下J2，各清零端接地计数器清零，蜂鸣器和LED灯电路分别接通接收到信号，发出声音以及发出灯光。 当秒部分计数器计数到50S进位信号开始产生，预置定时报警装置接受信号发出声响，到从50S计数到6OS时进位完毕，报警装置停止报警。第六章 元器件清单名称型号数量74LS90374LS002CMOS-5V ,4511BP-5VCC451135551LEDLED3电阻53按钮开关2电容0.01uF1电容510p1电容4700p1直流稳压电源+5V1小 结 这周

21、是我们的数字电子的课程设计，在这次的设计中我学习到了很多，通过本次课程设计，我对数字电路有了一定的了解，并且了解了数字秒表的主体电路组成及工作原理，熟悉了集成电路和有关电子元器件的使用，学习和掌握数字电路中基本RS触发器、计数、译码显示等单位元件的综合应用。 本次课程设计，我对数字电子技术有了更进一步的熟悉，一个看似很简单的电路，要懂手把它设计出来就比较困难了，因而要把课本上唆学到的知识和实际练习起来，同时，不但巩固了知识，也使我们把理论和实践真正结合起来，增强了学习的兴趣，考验我们查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。 这次设计的实验，在老师的指导下，基本完成。但是在某些方面还是不够，尤其是在设计调试过程中分与秒的六十进制的进位调试的不成功。