数电电子秒表

1、机电工程学院课程设计论文（报告）课程名称：数字电子技术课程设计题目:电子秒表专业：微电子学 TOC o 1-5 h z 班级：2011级姓名：xxx学号：20114231046指导教师：xxx完成日期：2013年6月13日设计论文成绩: TOC o 1-5 h z 1、弓I 言1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.1实验目的2 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2、实验原理2 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 2.1计数与译码显示2 HYPE

2、RLINK l bookmark26 o Current Document 2.2单稳态触发器2 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 2.3时钟发生器2 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.4基本RS触发器3 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 3、实验设计要求3 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 4、实验设备与元件35、具体操作4 HYPERLINK l bookmark43 o Current

3、Document 5.1总体方框图4 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 5.2功能原理图4 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 6、功能原理6 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 6.1功能表6 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 6.2 计数器（74LS90） 7 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 6.3七段发光二极管（LED）数码管8 HYPERLI

4、NK l bookmark76 o Current Document 6.4 BCD码七段译码驱动器CC4511 9 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 7、体会感想11 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 参考文献11电子秒表1、引 言在如今这个信息产业高度发展的时代里，数字技术作为信息的基础，无可厚非的成 为了目前发展最快的技术领域之一。在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数 字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化。但大规模集成电路中的 基本模块结构，仍然需要基本单元电源电

5、路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大 规模或中规模电路的方法仍然需要我们掌握。二进制数及二进制代码是数字系统中信息 的主要表示形式“与”“或”“非”三种基本逻辑运算是逻辑代数的基础相应的逻辑门成 为数字电路中最基本的元件。数字电路的输入输出信号为离散数字信号电路中电子元器 件工作在开关状态。除此之外由“与”“或”“非门构成的组合逻辑功能器件编码器、 译码器、数字分配器、数字选择器、加法器、比较器以及触发器是常用的器件。与模拟 技术相比数字技术具有很多优点这也正是数字技术取代模拟技术被广泛使用的原因。在此次数电课程设计中更是加深了我们对数字技术的理解和认识。并在实验中附带 学习了 prote

6、us仿真软件的使用，让我们掌握了课外的基本技能，同时更加进一步的熟 悉了 office软件的使用。1.1实验目的学习数字电路中计数译码显示、单稳态触发器、时钟发生器、基本RS触发器等单 元电路的综合应用。2、实验原理通过对该数字秒表的设计要求的分析，按功能分成4个单元进行分析。2.1计数与译码显示二一五一十进制加法计数器74LS90构成数显电子秒表的计数单元，其中计数器1 接成五进制形式，对频率为50Hz的时钟脉冲进行五分频，在输出端Qd取得周期为0.1S 的矩形脉冲，作为计数器2及计数器3接成8421码十进制形式，其输出端与译码显示 单元的相应输入端连接，可显示0.10.9秒；19.9秒计时

7、。74LS90是异步二一五一 十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数 器。通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的的逻辑功能；而且还可借助 R (1),R (2)对计数器清零，借助R (1),R (2)将计数器置9。00002.2单稳态触发器图5-4部分为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，单稳态触发器的输入触发 负脉冲Vi由基本RS触发器Q端提供，输出负脉冲Vo通过非门加到计数器的清零端R。 静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于门的关门电阻Roff，定是元件RC取 值不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的Rp和

8、Cp。单 稳态触发器在数显电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。2.3时钟发生器555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能良好的时钟源。通过电位器Rp，使在输 出端3获得频率为50Hz的矩形波信号。当基本RS触发器的Q=1时，门5开启，此时50Hz脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器74LS90的计数输入端CP2。2.4基本RS触发器图5-3为用集成与非门构成的基本RS触发器。它属于低电平直接触发的触发器， 有直接置位和复位的功能。它的一路输出 作为Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K到接地，则门1的输出Q=1；门2的输出 二0，K2复位后Q，Q状态保持不变。再按动按钮开关K1，则Q

9、由0变为1，门5开启， 为计数器开启做好准备。Q由1变为0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。基本RS 触发器在数显电子秒表中的只能是启动和停止秒表的工作。3、实验设计要求设计并仿真出一个数字显示电子秒表，要求：能直接显示“分”、“秒”的电子秒表; 要求最大能显示9 59 ；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；能通过按键复位。4、实验设备与元件表4-1实验设备原件+5V直流电源逻辑电平显示器译码显示器单次脉冲源直流数字电压表双踪示波器逻辑电平开关74LS00*2555*174LS90*3电阻电位器电容若干数字频率计5.1总体方框图5、具体操作图5-1总体方框图5.2

10、功能原理图该电路由四部分组成:基本RS触发器单稳态触发器时钟发生器计数及译码显示图5-2总原理图图5-3基本RS触发器电路图5-4单稳态触发器6、功能原理6.1功能表通过不同的连接方式，74LS90可以实现4种不同的逻辑功能；而且还可以借助R (1),R (2)对计数器清零，借助S (1),S (2)将计数器置9。其具体功能详述如下: 0099计数脉冲从CP1输入，QC输出端，为二进制计数器。D计数脉冲由CP输入，Q Q Q Qa输出端，则构成异步8421计数脉冲从CP2输入，。_为输出端，为异步五进制加法计数器。D、 C、 B、若将CP2与。人相连，码十进制加法计数器。CP2计数脉冲输入，Q

11、QQQ输出端，则构成5421码十D、 C、 B、 A若将CP1和Qd相连 进制加法计数器。清零，置9功能a)异步清零当 R0(1)、R0(2)均为 “1” 时，即 QdQcQbQa =0000b)置9功能S9(1)(2)中有“0”时，实现异步清零功能，当 S9(1)、S9(2)均为 “1” 时 =1001R0(1)、R有“0”时，实现置9功能，即QQQQ 0D C B A表6-1功能表清 0R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)CP1 CP2QD QCQB QA能匕QA 输出二进制计数QAQDQCQB输出五进制计数6.2 计数器(74LS90)QD !QDQCQBQA输出 8421BCD码Q

12、AQDQCQB输出 5421BCD码十进制计数十进制计数s 0 .5 0.ufflH Em UthJ十也-4I- 7 csL 7 cOi 图6-1六十进制计数器6.3七段发光二极管(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。(L)共阳连接(电平驱沏)图6-2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匹配且采用的是CC4511来驱动

13、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。6.4 BCD码七段译码驱动器CC4511a、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LT 测试输入端，LT = “0”时，译码输出全为“1”。BI 消隐输入端，BI = “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

14、出全为“0”， 数码管熄灭。Vcc I S a b c d e159)CC451L8Al A2 LT Bl LE i3图6-3 CC4511引脚排列表6-2 CC4511逻辑功能表输入输出LEBIETA3A2A1A0abcdefg显示字形XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100119

15、01110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111XXXX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：4-5 VBCD回峰AVdd Vm 1LED= M图6-4 CC4511驱动一位LED数码管7、体会感想此次实验是在老师的强压下完成的。由于第一次我们组选的题目比较简单，做完后 交与老师验收的时候

16、被骂，重新做了这个电子秒表的课程设计。现在想来感谢老师对我 们严格的要求。相比我们选的那个实验题目，在这次数字秒表的实验中我们学到了很多。经过这次电子秒表课程设计实验，使我进一步了解了设计电子电路的一些程序，也 让我了解到了许多的关于电子秒表的基本原理与设计理念，首先要设计一个电路必须要 先用仿真软件仿真成功后才能实际接线。但是这并不意味着最后的成品一定要与仿真的 完全一样，因为，在实际接线中有着各种各样的条件制约着，而且，在仿真中无法成功 的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的 差异，从中找出最适合的设计方法。实验通过proteus软件实现。通过这次学习，让我 对数电