《数电技术基础》课程设计报告-电子秒表

...wd......wd......wd...学号：2013-2014学年第1学期《数字电子技术根基》课程设计报告题目：电子秒表专业：自动化班级：自动化姓名：指导教师：成绩：2015年8月25日课程设计任务书学生班级：自动化学生姓名：学号：设计名称：电子秒表起止日期：2015.8.22——2015.9.05指导教师：设计要求：1.秒表由4个显示器显示，四位显示“s〞，其中显示分辩率为0.01s，计时范围是0—99秒99毫秒；2.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；3.控制开关为两个：启动〔继续〕/暂停记时开关和复位开关摘要秒表应用于我们生活、工作、运动等需要准确计时的方面。它由刚开场的机械式秒表开展到今天所常用的数字式秒表。秒表的计时精度越来越高，功能越来越多，构造也日益复杂。本次数字电路课程设计的数字式秒表的要求为：显示分辨率为1s/100，外接系统时钟频率为100Hz；计时最长时间为10min，6位显示器，显示时间最长为9m59.99s；系统设置启／停键和复位键。复位键用来消零，做好计时准备、启／停键是控制秒表起停的功能键。针对上述设计要求，我们先前往校图书馆借阅了大量的数字电路设计方面的书籍，以及一本电子元件方面的工具书，以待查阅各种设计中所需要的元件。其次安装并学习了数字电路设计中所常用的Multisim仿真软件，在课程设计过程的电路图设计与电路的仿真方面帮助我们发现了设计电路方面的缺乏与错误之处。关键字：555定时器十进制计数器多谐振荡器目录19642第一章方案设计与论证 -5-9557第二章单元电路设计与参数计算 -5-65252.1时钟脉冲发生和控制信号-5-53652.2启动与停顿电路-6-73132.3清零电路设计-7-11637第三章总电路工作原理及元器件清单 -7-215183.1电路完整工作过程描述〔总体工作原理〕-7-90003.2总原理图：〔见以下列图3-1〕-7-16668第四章主要芯片介绍-9-24714.174LS00-9-154284.174LS160-9-25955第五章仿真 -10-13842自我评价-12-插图清单图1-1方案设计图5图2-1555定时器构成的多谐振荡器6图2-2启动与停顿电路6图2-3清零电路7图3-1总原理图8图5-1电子秒表仿真结果图110图5-2电子秒表仿真结果图211方案设计与论证总体分析：图1-1方案设计图如图1-1所示，该电路需要4个十进制的加计数器，一个555定时器组成的多谐振荡器，RS触发器启动停顿电路。由555多谐振荡器产生100Hz的时钟脉冲作为脉冲源〔即0.01s为周期〕，通过与启动停顿电路的输出与非后作为信号源输入至第一个十进制计数器即0.01s位的计数器。然后进位至0.1s位的十进制加计数器，以此类推逐个进位。以此实现显示分辨率为1s／100，计时最长时间为99、99，四位显示器，显示时间最长为99.99s，最后通过4个显示LED数码管输出。单元电路设计与参数计算2.1时钟脉冲发生和控制信号由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器产生矩形脉冲：暂稳状态的脉冲宽度tp1，即uc从(1/3)Ucc充电上升到(2/3)Ucc所需的时间：tp1≈〔R1＋R2〕Cln2＝0.7〔R1＋R2〕C脉冲宽度tp2，即uc从(2/3)Ucc放电下降到(1/3)Ucc所需的时间：tp2≈R2Cln2＝0.7R2C振荡周期：T=tp1+tp2＝0.7(R1＋2R2)C因此，令R1=1KΩ,R2=1KΩ,输出频率为100Hz即T=0.01s，则可求出C=4、8μF。得以下列图2-1中100Hz的555定时器构成的多谐振荡器：图2-1555定时器构成的多谐振荡器从3脚(OUT)输出100Hz的脉冲信号。2.2启动与停顿电路如图：图2-2启动与停顿电路当开关接低电平即断开时，使计时器处于暂停状态；当开关接高电平即闭合时，使计时器处于启动状态。因此这个开关为“启动/暂停〞按键。2.3清零电路设计如图:图2-5清零电路当开关接低电平即断开时，所有计数器清零；当开关接高电平即闭合时，所有计数器正常工作。第三章总电路工作原理及元器件清单3.1电路完整工作过程描述〔总体工作原理〕电路通过555多谐振荡器产生的100Hz时钟脉冲经过启动与暂停开关输入到第一个计数器即0.01s位的74LS160十进制计数器使其进展频率为100Hz的十进制加法运算。并进位至下一位0.1s位的十进制加法计数器，频率缩减为10Hz。以此类推依次进位至最高位，并以4个LED数码管将计数器输出的信号显示出来。当“启动/停顿〞开关处于低电平时计数器处于保持状态，即暂停；当开关处于高电平时，计数器继续正常工作。而清零开关为低电平时，所有计数器清零；处于高电平时所有计数器可正常工作。3.2总原理图：〔见以下列图3-1〕图3-1总原理图第四章主要芯片介绍Inputs输入Ouput输出ABYLLHLHHHLHHHL4.174LS0074LS00功能为四2输入与非门其真值表及管脚图为：4.274LS16074LS160十进制同步计数器(异步清零)其真值表如下(H:高电平，L:低电平，↑:上升沿，X:任意，D0~D3:A~D稳态输入电平)输入输出CrLDS1S2CPABCDQAQBQCQDLXXXXXXXXLLLLHLXX↑D0D1D2D3D0D1D2D3HHHH↑XXXX计数数HHLXXXXXX保持持HHXLXXXXX保持持第五章仿真按照上面的总电路图建设仿真电路，观察计数器上面的输出，下面的图就是仿真的输出结果图5-1电子秒表仿真结果图1图5-2电子秒表仿真结果图2自我评价经过这次的数字电子秒表课程设计后，我从中学到了好多东西。在我上了一个学期的数字电子技术根基课后，我已经对数字电子技术有一定的了解，加上之前学过的电路课和模拟电子技术根基课，我可以独立完成数字电子技术根基课程设计了，不过当中还是遇到许多不懂的问题。通过这次自己动手的课程设计，我学会了设计数字电子电路的一般方法，还进一步熟悉数字电子器件的使用。这个课程设计课我还不是很熟悉，第一次做难免会感到陌生，而且对很多根本的东西都不是很清楚，在一定程度上影响了我的课程设计的质量，希望能在以后的时间里认真学习好这些根基的东西。我对这个课程设计课有着深刻的体会：要想做好这个课程设计，就必须认认真真