数字秒表课程设计

1、数字秒表的课程设计目录一、设计要求3二、题目分析3三、总体方案3四、具体实现41、总体方框图42、原理图4如下图所示：4五、各部分定性说明及定量计算51、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器）52、计数器（74LS90）73、七段发光二极管（LED）数码管84、BCD码七段译码驱动器CC45119六、实验仿真11七、元器件清单11八、设计心得体会12九、参考文献12数字秒表的设计与仿真一、设计要求 设计并仿真一个数显电子秒表，要求：（1） 能直接显示“分”、“秒”的电子秒表；（2） 要求最大能显示959；（3） 能通过按键启动计时，并能通过按键停止计时，并保留显示计时时间；（4） 能通过按键复

2、位。主要器件：74LS00、555、74LS90、CC4511二、题目分析数字秒表是是一种常用的秒计时装置，它能实现手控记秒、停摆、清零功能，它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。通过对该数字秒表的设计要求的分析，设计的此数字秒表主要由分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、控制电路组成。在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的100HZ计时脉冲。除此之外，数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端，保持，以便数字时钟能随意、停止及启动。分频器用来产生100HZ计时脉冲；十进制计数器：对分进行计数；六十进制计数器是用来对秒进行计时，显示译码器是完成对7段数码管显示的控制。按计数要求，须用数码

3、管来做显示器，题目要求最大能显示959，需要三个数码管，超过最大显示的数字要重新从0开始计数。复位开关用来使计时器清零，并做好清零准备，复位开关可以在任意情况下使用，即使在计数过程中，只要按一下复位开关，计时进程终止，并对计时器清零。三、总体方案数字秒表，必须有一个数字显示。按设计要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示959，则需要三个数码管。计数分辨率为1s，需要相应的信号发生器，选择信号发生器有两种方案：用晶体振荡器；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，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

4、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959，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。四、具体实现1、总体方框图：数码显示器译码电路秒计数器控制电路秒信号发生器2、原理图 如下图所示：该电路由四部分组成：（1） 消抖电路（2） 555定时器（3） 计数器（4） 显示译码器五、各部分定性说

5、明及定量计算1、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器）555定时器是一种将模拟功能和逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，内部含有一个基本RS出发器，两个电压比较器A1、A2，一个放电晶体管V，以及一个由3个5电阻组成的分压器。比较器A1的参考电压是2/3Ucc,加在同相输入端；A2的参考电压为1/3 Ucc.加在反相输入端，两者均由分压器取得。 定时器结构和引脚排列图555定时器各引脚的功能如下：1端GND为接地端。2端为低电平出发端，也称触发输入端，由此输入触发脉冲。当2端的输入电压高于1/3 Ucc ，A2的输出为1；当输入电压低于1/3Ucc时。A2的输出为0.使基本的RS触发器置

6、1，Q=1, =0.这时定时器输出u0=1.3端u0为输出端，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电压约低于电源电压1 3V。4端是复位端，当0=时，基本RS触发器直接置0，使Q=0， =1.5端CO为电压控制端，如果在CO端另加控制电压，则可改变A1、A2的参考电压。6端TH为高电平触发端，又叫做阀值输入端，由此输入触发脉冲。当输入电压低于2/3Ucc时，A1的输出为1；当输入电压高于2/3Ucc时，A1输出为0，使基本RS触发器置0,即Q=0. =1.这时定时器输出u0=0。7端D为放电端。当RS触发器 =1时，放电晶体管V导通，外界电容元件通

7、过V放电。8端Ucc电源端，可以在4.5V16V，若为CMOS电路，则Udd=3V18V.2、计数器（74LS90） 六十进制计数器引脚图和功能表： 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

8、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“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3、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

9、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、BCD码七段译码驱动器CC4511本设计采用的是CC4511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

10、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”,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011111118010000000消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐011101

11、10000000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： CC4511驱动一位LED数码管六、实验仿真 七、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+5V1八、设计心得体会 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