单片机电子秒表课程设计

1、. ;. 广东工业大学华立学院广东工业大学华立学院 课课 程程 设设 计计 课课程名称程名称 电电子技子技术综术综合合设计设计与与实实践践 题题目名称目名称 数字数字电电子秒表子秒表设计设计 学生学部（系）学生学部（系） 机械机械电电气学部气学部 专业专业班班级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指指导导教教师师 . ;. 20112011 年年 1212 月月 2626 日日 摘要：摘要： 采用现代数字电路设计方法和 EDA 技术，即自顶向下的设计方法，应用 protues 开发平台进行设计并仿真验证和硬件测试。从总体设计框图开始，将设 计任务逐步分解，直到可以用标准的集成电路部件实现，然后将

2、各部件联结成 系统，通过 protues 集成开发平台进行设计的分析综合和时序仿真验证。最后， 在分析时序仿真结果的基础上，对设计进行进一步的修改和完善，已达到对设 计电路正确运行且学会运用 protues 电路设计与仿真的目的。 关键词：关键词： 555 定时器；LED；暂停计时 目目 录录 1 1 设计方案的选择设计方案的选择.1 1 2 2 总体框架设计总体框架设计.2 2 3 3 分步电路设计分步电路设计.3 3 3.13.1 控制电路的设计控制电路的设计 .3 3 3.1.13.1.1 时钟发生单元时钟发生单元.3 3 3.1.23.1.2 计数器计数器.3 3 3.23.2 数码管

3、显示电路数码管显示电路 .4 4 4 4 调试中的问题调试中的问题 .4 4 5 5 硬件设计硬件设计 .4 4 6 6 元器件的选择元器件的选择 .5 5 7 7 参考文献参考文献 .5 5 8 8 心得体会心得体会 .6 6 . ;. 1 1 设计方案的选择设计方案的选择 如图 1-1 所示，要实现数字秒表的控制，则要求数字信号控制系统由 NE555 脉冲输出、计数器、译码器、数码管等几个部分构成 。 图 1-1 数字秒表框图 74LS247 译码 器（单元 3） NE555 脉冲 输出（单元 1） 74LS161 计数 器（单元 2） 七段显示数码管 （单元 4） . ;. 2 2 总体

4、框架设计总体框架设计 电路总原理图如图图 2-12-1 所示所示。图图 2-12-1 中中 1 1 单元单元 NE555NE555 定时器构成了多谐振荡器，定时器构成了多谐振荡器， 是一种性能较好的时钟源。图是一种性能较好的时钟源。图 2-12-1 中中 2 2 单元为单元为 74LS16174LS161 构成计数器构成计数器 74LS24774LS247 构成译码器构成译码器 7 段数码管显示数字。段数码管显示数字。 图 2-1 电路总原理图 . ;. 3 3 分步电路设计分步电路设计 3.13.1 控制电路的设计控制电路的设计 3.1.13.1.1 时钟发生单元时钟发生单元 时钟发生器可以

5、采用 555 定时器构成的多谐振荡器，555 定时器是一种性 能较好的时钟源，且构造简单。采用 555 定时器构成的多谐振荡器作为电子秒 表的输入脉冲源。如图 3-1 所示。 图 3-1 555 引脚连线图 3.1.23.1.2 计数器计数器 74LS161 集成芯片为集成 4 位二进制同步加法计数器，具有异步置 0、同步 并行置数、计数及保持功能。它有同步置数控制端 LD，异步清零控制端 CR，工 作模式控制端 CTT、CTP，时钟输入端 CP，进位输出端 CO，并行数据输入端 D0D3，计数输出端 QOQ3。各控制端控制权的优先级是 CR 最高，LD 其次， 最低 CTT、CTP。74LS

6、161 的管脚图如图 3-2 所示。 图 3-2 74LS161 管脚图 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U10 NE555 C1 10uF R1 1k C2 4.7uF R2 2.4k U16:A 74LS00 . ;. 3.23.2 数码管显示电路数码管显示电路 数码管显示电路如图 3-3 所示。 图 3-3 数码管显示电路 4 4 调试中的问题调试中的问题 （1）时钟发生器的测试 用示波器观察输出电压波形并测量其频率，调节 R1，使输出波形频率 为 50-60Hz，若无波形输出，检查 555 定时器。 （2）计数、译码、显示单元的测试 测量

7、计数器功能和分频器功能，看输出频率是否为 10 倍关系，各段测 量显示管的功能是否正常。 （3）电子秒表准确度的测试 利用电子钟或手表的计时对电子秒表进行校准，若时间不准，调节 R1。 5 5 硬件设计硬件设计 根据在 PROTUES 软件的成功访真，数字电子秒表的各个功能已经实现，为 了使我们的结论得到进一步论证，我们进行了硬件搭接实验，在这次实验中我 们更熟悉掌握了电路连接，也使我们学到了在连线过程中应注意些什么，为我 们下一步的焊接打下了良好的基础。 SW5 SW-SPDT-MOM A 7 QA 13 B 1 QB 12 C 2 QC 11 D 6 QD 10 BI/RBO 4 QE 9

8、 RBI 5 QF 15 LT 3 QG 14 U9 74LS247 D0 3 Q0 14 D1 4 Q1 13 D2 5 Q2 12 D3 6 Q3 11 RCO 15 ENP 7 ENT 10 CLK 2 LOAD 9 MR 1 U2 74LS161 10 9 8 U16:C 74LS00 U2(CLK) . ;. 在此实验过程中也遇到大大小小的问题：1）由于电路图比较复杂，线路烦 多，有一片子电源忘接；2）有的连接线路接口过松不小心被撞开。正是由于一 些粗心的问题而使实验未能一次性成功，但在组员们的认真检查下把所有的问 题找出来了，使实验成功完成。 我们详细记下了在实验过程中遇到的问题以

9、此提醒自己以后不要在犯同样 的错误。 6 6 元器件的选择元器件的选择 元器件的选择见表 6-1 清单。 表 6-1 元器件清单 序号名称型号及规格数量 1 十六进制加法计数器 74LS161 6 个 2 七段显示译码器 74LS247 6 个 3 七段字符显示器共阳极6 个 4 二输入与非门 74LS00 3 个 5 一输入与非门 74LS04 2 个 6 555 定时器1 个 7 1K 电阻1 个 8 2.4K 电阻1 个 9 单向开关6 个 10 电容 10uf 1 个 11 电容 4.7uf 1 个 12 导线若干 7 7 参考文献参考文献 11 刘淑英. 数字电子技术及应用. 北京：机械工业出版社，2007. 22 陆应华. 电子系统设计教程. 北京；国防工业出版社，2005. 33 邱寄帆 唐程山. 数字电子技术实验与综合实训. 北京；人民邮电出版 社出版发行，2005. 44 姚福安. 电子电路设计与实践. 济南；山东科学技术出版社