数字秒表课程设计

1、班级：电科1131 姓名：陈祖尧 学号：04 课题：数字式秒表设计电子技术课程设计报告课题： 数字式秒表设计 . 班级:电科1131 . 学号：1131207104 . 学生姓名：_ 陈祖尧 _ 专业：_电子科学与技术_ 系别：_电子信息工程系_ 指导老师：电子技术课程设计指导小组_淮阴工学院电子与电气工程学院2015年6月1、设计目的：a） 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用以及学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。b） 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。c）

2、进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用 ，常见元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。d） 培养学生的创新能力。2、设计要求：01） 秒表由2位七段LED显示器显示，二位显示“s”，显示分辨率为1s;02） 计时最大值为60s；03） 计时误差不得超过1s;04） 自行设计模拟信号源并将其转换为脉冲信号；05） 具有清零、启动计时，暂停计时及继续计时等控制功能；06） 主要单元电路和元器件参数计算、选择；07） 画出总体电路图；08） 安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔

3、细检查，看是否错接、漏接、虚焊的现象。09） 调试电路；10） 电路性能指标测试11） 提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。3、总体设计：计数译码显示电路微分电路整形电路秒信号正弦波发生器控制电路秒信号正弦波发生器：通过LF347N产生正弦波，再通过方波转换为三角波，最后通过差分放大器将三角波转换为正弦波整形电路。整形电路：找到频率和幅度都符合要求的一种已有电压信号，通过整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。微分电路：把矩形波转换为尖脉冲波。计数译码显示电路：74LS192是同步可拟计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。通过74LS192计数器计数，并将结果表示

4、出来。控制电路：给逆变器的电子开关提供控制信号，对电流反馈信号进行放大处理，并根据反馈、给定信号调节电子开关控制信号的脉宽，对保护信号做出反应，关闭控制信号。4、单元电路设计：4.1波形发生电路 图1：LF347N定时器电路结构图电路元件组成：由一个LF347N，10K滑动变阻器，100K电阻2个，300K电阻4个，二极管3个，1uf电容2个，导线若干。 图2：LF347N引脚图LF347N的供电电压一般为+12V，其差模电压增益为100dB，输入失调电压3mv，共模抑制比为100dB，输入电阻16M欧，转换速率13V/US，单位增益宽带为4MHZ。由LF347N的比较器构成的RC桥式震荡电路

5、产生正弦波，经过过零比较器后变为方波，再通过二极管整形变为脉冲信号。4.2计数译码显示电路图3：计数译码显示电路计数器电路：采用74LS192十位进制计数器。译码器电路：是将数码转换为一定的控制信号。由CD4511集成元件构成。显示器电路：有辉光数码管和荧光数码管等多种显示电路。由此设计中采用的是阴极七段LED显示器。图4：74LS192引脚图图5:74LS192功能表（1） CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。（2） LD为预置输入控制端，异步预置。（3） CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。（4） CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出。（5） BO为借位输出：000

6、0状态后负脉冲输出。图6：CD4511引脚图图7：CD4511逻辑图BI：4脚是消除输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。图8：CD4511真值表LED数码管中各段发光二极管

7、的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管起辉电流只有12mA，所以它的输入端在5V电源或高于TTL高电平（3.5V）的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏。4.3控制电路控制电路：由两个拨码开关和一个电阻组成的控制电路，当暂停开关置1时暂停计数，置CP时继续计数。当清零开关置1时执行清零操作，置0时则重新开始计数。4.4反馈电路在第二片74LS192的Q1和Q2端接与非门反馈回该片74LS192的清零端，当这片192输出为6，也就是二进制码为0110时，将计数清零，达到6进制的效果。另外需在清零开关的计数端

8、加10K电阻进行分压，使高电平有效进入清零端。5、调试：（1）脉冲发生器：没法实现0.01秒的脉冲信号，原因：参数不对。解决措施：利用f=1/2RC，选取定值电阻、电容的大小，调试滑动变阻器阻值，改变脉冲发生器的输出频率，提高精度，最大限度的保证输出波形不失真。（2）显示器电路：数码管不显示。原因：LED数码管接入错误。解决措施：调整数码管的接线。（3）数码管数字跳动频率不均匀，使能输入信号和清零信号的脉冲方波输入波形出现抖动。解决措施：在机械开关之后，加一个防抖动开关。6、电路测试及测试结果：（1）用信号发生器检测是否产生正弦波，若产生正弦波，则读出波形的峰峰值以及产生的脉冲信号的频率。（2

9、）接上5V电压，观察LED数码管是否均匀跳动，如果均匀跳动，则脉冲发生器频率正常，数字式秒表运转正常，实验成功。7，设计总结： 课程设计前后总共两周，第一周查阅资料和小组同学对电路图进行了设计，设计结果受到了老师的肯定，在设计期间对模电与数电知识进行了复习，对知识有了更深的理解。第二周开始进行实物焊接，和小组同学从早到晚待在实习教室进行电路焊接，天很热，电路图也较为复杂因此多多少少出现了些问题，但是通过同学们通力合作，大家讨论分析，最后还是解决了问题，完成了老师给定的任务。通过这次课程设计，我对不同芯片的使用，不同的接线方法，不同的变量，不同的实现思路都有了较深的理解，我更进一步地熟悉了芯片得结构、管脚图、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。这些知识对一名电子人来说是极其宝贵的。我深深地理解了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的含义，并且将“学习中容不得半点马虎”这