数字电子技术----电子秒表课程设计

1、通过以下五个练习熟悉使用multism软件。1. 试利用138译码器产生一组多输出逻辑函数。2图1-1根据EDA的仿真结果，我了解到三个控制输入端S1,S2,S3的状态决定了电路的状态。当S1=1,S2=S3=0时，译码器处于工作状态，否则，译码器被禁止，所有输出端同时出现高电平，而且对应每一组输入代码，只有一个输出端为有效电平，其余输出端为无效电平。初步掌握了各种元件，控制开关在何处寻找。 2. 利用JK触发器构成同步计数器，初态Q3Q2Q1=000.3 图1-2通过连接电路及仿真运行，我了解了利用JK触发器构成计数器的原理，同时也了解到触发器的次态仅取决于此时刻输入信号的状态，而其他时刻输

2、入信号的状态对触发器的状态没有影响。3. 555定时器构成的多谐振荡器。4 图1-3通过连接电路及运行仿真，了解到了555定时器构成多谐振荡器产生方波的原理，在实验中我们组成员经过耐心查找，终于在同一示波器中显示输入输出波形。 4基本放大电路分压式射极偏置电路 5图1-45. 实用精密检波放大电路。图1-5三 通过使用multism软件设计一个能显示1s为最小单位的电子秒表。1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。2设计任务及说明：电子秒表电路是一块独立

3、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。3.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4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

4、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。5、电子秒表原理仿真图.8 图1-6 实现秒的计时功能的电路图 9图1-7 实现分和秒的计时电路图图1-8 实现时、分和秒的计时电路图4.图中

5、1-6至1-8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。10四 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

6、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。五、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。11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

7、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

8、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。通过发光二极管芯片的适当连接（包

9、括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。 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

10、以高电平能实现系统的清零。五、在MULTISIM中进行仿真 将各个芯片在MULTISIM10中连接并进行仿真，仿真如图1-6至1-8所示，结果正确。 （1）启动仿真电路，可观察到数字时钟的秒位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到分计时电路。 （2）观察到数字时钟的分位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到时计时电路 （3）开关J1可控制时计时电路的方式选择。（4）控制键可控制秒脉冲直接引入时、分计数器。（5）出现整点，即时计数器发生变化。在仿真过程中，由于输出端口连接时选择有多样性，所以在仿真过程中不能有效的得到所需仿真图，解决的办法就是要认真检查所连接的电路图，看所接的元件单元是否真确

11、，电源脉冲信号是否接地，元件输出端口接的是否合理等。还存在着电阻、电容等器件在通有电流后，温度会升高，会影响其器件的准确性，所以在仿真过程中存在误差。六、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 七 关键词 555定时器、74HC160N、74LS04D、LED、脉冲信号、清零、启动计时、暂停计时及继续计时8、 参考文献基于Multisim10电路设计与仿真杨欣、王玉凤、刘湘黔编著电子技术李忠波 主编八 （1）心得体会：通过本次

12、的课程设计，我基本上学会使用Multism软件，Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。以前学习电子技术时都是学习理论知识，根本没有机会通过软件进行仿真，在实践中更好的理解。这次课设给我提供了一个好机会，很方便地把以前学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了我的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在课设活动中已经得到了很好的体现。我和同组成员在练习使

13、用Multisim软件过程中，经常遇到问题。比如，在利用555定时器做多谐振荡器时，我们按照书本上的芯片引脚连接时并没有得到预期的方波，这时我们只有把软件中找到的芯片和书本上的对照理解，确定每个引脚的作用后，再连接才成功。而且，我们组成员还能把输入输出波形在同一个示波器中显示，成功后我们都很开心，我也认识到团队的重要性。EDA技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片

14、、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。认识到Multisim软件的重要性，通过这次课设我也基本学会使用Multisim，接下来我会向老师，同学，还可以通过图书馆网络等继续学习Multisim，相信这对我以后会有很大的帮助。（）。（2）的心得体会：通过本次电子技术课程设计，我对Multisim10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

15、，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。在设计由555定时器构成的多谐振荡器时，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，通过老师的帮助和同学之间的交流，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，通过老师的帮助和同学之间的交流使我更加深刻的认识到了团队合作的重要性， 在困难面前只要齐心协力就没有攻克不了的

16、难题。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。（3）的心得体会：通过这次电子技术的课程设计，我从对EDA的一无所知到知道了什么是EDA，知道了EDA 包括三方面内容：电路设计,电路仿真，系统分析。也了解了Multisim 10是一个完整的设计工具系统，可以通过Multisim 10进行电路的模拟和仿真。经过这些天电子技术课程设计的学习，我已经可以通过Multisim10自己能制作一个电子计时器，这让我对电子技术的课程设计更加感兴趣了。这段时间为了更好完成电子技术的课程设计，我付出了自己最大的努力,相关知识的缺乏给我的设计过程带来很

17、大困难。课程设计的这段时间是我这学期过的最充实的，一面看教科书，一面通过老师的指导做课程设计。为了尽快掌握它的仿真用法，我照着原理图一步一步做，终于知道了如何操作，也知道了怎么通过计算机进行电路的仿真，以及怎样通过555定时器来构成一个多谐振荡器。刚开始我在学校图书馆借来了的一本关于电路原理图的书，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，经过我们不断比较与讨论，并且询问了其他班级关于元器件的参数情况，为下步仿真的连接打好基础。在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，运行时系统总是报错,无论我怎样修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的，开始时出现

18、问题，后来就没有差错了，但出来的仿真波形不是预计中的，这确实很难修改。我弄了很长时间也找不出原因，整个人也显得浮躁了。后来在老师的指导下我知道了自己在设计中的不足，通过改进后，我终于成功的设计出了自己理想的仿真系统。在这段课程设计的时间里，我从刚开始的不知道Multisim10,到现在对Multisim10的了解，给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在每次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是向其他人讨教，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点在很多时候，我都深有体会，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。通过这次课程设计，我明白了一个团队精神的重要性，因为从头到尾，都是大家集体出主意，来解决中间出现的各种问题。从原理图的最终敲定，到波形的仿真，这都是大家分工合作的结果，正是因为大家配合得默契，每项工作都完成得很棒，衔接得很好，才使我们很快的完成了任务。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门