电子秒表电路课程设计.doc

数字电子技术课程设计数字电子技术课程设计题目 电子秒表电路课程设计姓名: 学号: 专业班级: 指导老师: 日期: 一设计目的：3二设计任务及说明：3三. 功能要求3四总体方案及原理:3五、电子秒表原理仿真图4六、单元电路设计，参数计算和器件选择61.时钟发生单元62.记数单元73 .译码显示单元74 .控制单元7七、设计所需元件8八、心得体会：8参考文献8一设计目的：(1)了解计时器主体电路的组成及工作原理;(2)熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;(3)学习数字电路中基本555定时器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。二设计任务及说明：电子秒表电路是一块独立构成的记时集成电路。它集成了计数器、振荡器、译码器和驱动等电路，能够对秒以下时间单位进行精确记时，具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。三. 功能要求（1）设计一个具有时、分、秒的数字显示计时器（2）具有校时、校分的功能（3）通过开关功能实现清零、暂停等功能的有效转换 设计一个可以满足以下要求的简易秒表(1)秒表由5位七段led显示器显示，其中一位显示“min”,四位显示“s”，其中显示分辩率为0.01 s。 (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四总体方案及原理:电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来,因此要有时钟发生器,记数及译码显示,其中：(1)时钟发生器：利用555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100hz的脉冲;(2)记数器：对时钟信号进行记数并进位,分和秒之间60进制,时和分之间60进制;(3)译码器：对脉冲记数进行译码输出到显示单元中；(4)显示器：采用6片led显示器把各位的数值显示出来，是秒表最终的输出，有时、分和秒位；(5)控制器：控制电路是对秒表的工作状态（记时开始/暂停/继续/复位等）进行控制的单元，可由触发器和开关组成。五、电子秒表原理仿真图8 图(1) 实现秒的计时功能的电路图图(2) 实现分和秒的计时电路图图(3) 实现时、分和秒的计时电路图图中(1)至(3)所示电路中，秒计数器和分计数器各由一个十进制计数器（个位）和一个六进制计数器（十位）串接组成，形成两个六十进制的计数器，其中个位计数器接成十进制形式。十位计数器选择qb和qc做反馈端，经与非门输出至控制清零端clr；接成六进制形式（计数至0110时清零）个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式，将个位进位输出端rco接至十位计数器的时钟信号输入端clk，完成个位对十位计数器的进位控制。将十位计数器的反馈清零信号经非门输出，作为六十进制的进位输出脉冲信号，即当计数器计数至60时，反馈清零的低电平信号输入clr端，同时经非门变成高电平，在同步级方式下，控制高位计数器计数。 分计数器需要一个二十四/十二进制转换的递增计数电路。个位和十位计数器均连接成十进制计数形式，采用同步级联复位方式。将个位计数器的进位输出端rco接至十位计数器的时钟信号输入端clk，完成个位对十位计数器的进位控制。六、单元电路设计，参数计算和器件选择：1.时钟发生单元时钟发生器可以采用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，切构造简单，采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。图1-9 555_virtual引脚图 555定时器是一种功能强,使用灵活,应用广泛的集成电路,通常只要外接少量的外围元件就可以很方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等多种电路,被广泛应用于电子控制,电子检测,仪器仪表,家用电器等方面.因输出要求为100hz的，选择占空比为55%，可根据t=（ ）cln2=0.01可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100hz的矩形波信号，即t=0.01s的时钟源，当基本rs触发器q1时，门5开启，此时100hz脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器的计数输入端cp2。 2.记数单元记数器74hc160n等都能实现十进制记数，本设计采用六十进制加法计数器74hc160n构成电子秒表的计数单元，555定时器构成的多谐振荡器作为计数器的时钟输入。计数器及计数器接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.010.09秒；0.10.9秒计时，四个计数器也接成8421码十进制形式，计数器和计数器接成60进制的形式，实现秒对分的进位。图1-10 记数器74hc160n引脚功能图3 .译码显示单元 74hc160n是bcd码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。它的管脚图如图5所示. 显示器用dcd_hex共阴极led显示器.图1-11: dcd_hex共阴极led显示器引脚功能图led显示屏（led panel），是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。4 .控制单元（1）启动（继续）/暂停记时开关 它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关（接地），则门1输出 1；门2输出q0，k2复位后q、状态保持不变。再按动按钮开关k1 ,则q由0变为1，门5开启, 为计数器启动作好准备。由1变0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。（2）清零开关 通过开关对每个计数器的r0(2)给以高电平能实现系统的清零。七、设计所需元件 元件名称元件数目555定时器1dcd_hex共阴极led显示器674hc160n674ls00n474ls04d4脉冲信号源1双向开关7单向开关1电容1个10f电容1个3.0f电阻1个3.3 k八、心得体会： 通过本次电子技术课程设计，我对multisim电路设计与仿真的应用有了一定的了解，对数字电子技术有了进一步的认识，初次接触软件，发现还是有一定困难的，知道了设计一个简单的电路并让其正确运行不是一件简单的事情。在设计电路时，发现自己的专业知识还是有一定的欠缺，接好了电路却无法正常运行，通过同学之间的交流，发现自己设计的电路有很多错误，例如把本应该接高电平的端口接了低电平，线路接错端口等等，在把错误一点一点的改正了过来使其运行成功之后，看着自己设计的电路成功运行还是有一点小小的成就感的。本次课程设计让我认识到了实际操作与理论知识有很大的联系，同时也认识到了自己动手能力的欠缺，通过本次课程设计不仅巩固了课本知识，增加了学习兴趣，又考验了我们借助互联网查阅资料和组织材料的综合能力。尽管现在只是初步学会了电子技术中秒表的设计，离真正掌握还有一定距离，但课程设计的这段时间确实令我受益匪浅，更重要的是我又多掌握了一