数字电子技术基础课程设计-电子秒表

-4-课程设计任务书学生班级：自动化学生姓名：学号：设计名称：电子秒表起止日期：2015.8.22——2015.9.05指导教师：设计要求：1.秒表由4个显示器显示，四位显示“s”，其中显示分辩率为0.01s，计时范围是0—99秒99毫秒；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摘要秒表应用于我们生活、工作、运动等需要精确计时的方面。它由刚开始的机械式秒表发展到今天所常用的数字式秒表。秒表的计时精度越来越高，功能越来越多，构造也日益复杂。本次数字电路课程设计的数字式秒表的要求为：显示分辨率为1s/100，外接系统时钟频率为100Hz；计时最长时间为10min，6位显示器，显示时间最长为9m59.99s；系统设置启／停键和复位键。复位键用来消零，做好计时准备、启／停键是控制秒表起停的功能键。针对上述设计要求，我们先前往校图书馆借阅了大量的数字电路设计方面的书籍，以及一本电子元件方面的工具书，以待查阅各种设计中所需要的元件。其次安装并学习了数字电路设计中所常用的Multisim仿真软件，在课程设计过程的电路图设计与电路的仿真方面帮助我们发现了设计电路方面的不足与错误之处。关键字：555定时器十进制计数器多谐振荡器目录19642第一章方案设计与论证 -5-9557第二章单元电路设计与参数计算 -5-65252.1时钟脉冲发生和控制信号 -5-53652.2启动与停止电路 -6-73132.3清零电路设计 -7-11637第三章总电路工作原理及元器件清单 -7-215183.1电路完整工作过程描述（总体工作原理） -7-90003.2总原理图：（见下图3-1） -7-16668第四章主要芯片介绍 -9-24714.174LS00 -9-154284.174LS160 -9-25955第五章仿真 -10-13842自我评价 -12-插图清单图1-1方案设计图5图2-1555定时器构成的多谐振荡器6图2-2启动与停止电路6图2-3清零电路7图3-1总原理图8图5-1电子秒表仿真结果图110图5-2电子秒表仿真结果图211方案设计与论证总体分析：图1-1方案设计图如图1-1所示，该电路需要4个十进制的加计数器，一个555定时器组成的多谐振荡器，RS触发器启动停止电路。由555多谐振荡器产生100Hz的时钟脉冲作为脉冲源（即0.01s为周期），通过与启动停止电路的输出与非后作为信号源输入至第一个十进制计数器即0.01s位的计数器。然后进位至0.1s位的十进制加计数器，以此类推逐个进位。以此实现显示分辨率为1s／100，计时最长时间为99、99，四位显示器，显示时间最长为99.99s，最后通过4个显示LED数码管输出。单元电路设计与参数计算2.1时钟脉冲发生和控制信号由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器产生矩形脉冲：暂稳状态的脉冲宽度tp1，即uc从(1/3)Ucc充电上升到(2/3)Ucc所需的时间：tp1≈（R1＋R2）Cln2＝0.7（R1＋R2）C脉冲宽度tp2，即uc从(2/3)Ucc放电下降到(1/3)Ucc所需的时间：tp2≈R2Cln2＝0.7R2C振荡周期：T=tp1+tp2＝0.7(R1＋2R2)C因此，令R1=1KΩ,R2=1KΩ,输出频率为100Hz即T=0.01s，则可求出C=4、8μF。得下图2-1中100Hz的555定时器构成的多谐振荡器：图2-1555定时器构成的多谐振荡器从3脚(OUT)输出100Hz的脉冲信号。2.2启动与停止电路如图：图2-2启动与停止电路当开关接低电平即断开时，使计时器处于暂停状态；当开关接高电平即闭合时，使计时器处于启动状态。因此这个开关为“启动/暂停”按键。2.3清零电路设计如图:图2-5清零电路当开关接低电平即断开时，所有计数器清零；当开关接高电平即闭合时，所有计数器正常工作。第三章总电路工作原理及元器件清单3.1电路完整工作过程描述（总体工作原理）电路通过555多谐振荡器产生的100Hz时钟脉冲经过启动与暂停开关输入到第一个计数器即0.01s位的74LS160十进制计数器使其进行频率为100Hz的十进制加法运算。并进位至下一位0.1s位的十进制加法计数器，频率缩减为10Hz。以此类推依次进位至最高位，并以4个LED数码管将计数器输出的信号显示出来。当“启动/停止”开关处于低电平时计数器处于保持状态，即暂停；当开关处于高电平时，计数器继续正常工作。而清零开关为低电平时，所有计数器清零；处于高电平时所有计数器可正常工作。3.2总原理图：（见下图3-1）图3-1总原理图第四章主要芯片介绍Inputs输入Ouput输出ABYLLHLHHHLHHHL4.174LS0074LS00功能为四2输入与非门其真值表及管脚图为：4.274LS16074LS160十进制同步计数器(异步清零)其真值表如下(H:高电平，L:低电平，↑:上升沿，X:任意，D0~D3:A~D稳态输入电平)输入输出CrLDS1S2CPABCDQAQBQCQDLXXXXXXXXLLLLHLXX↑D0D1D2D3D0D1D2D3HHHH↑XXXX计数数HHLXXXXXX保持持HHXLXXXXX保持持第五章仿真按照上面的总电路图建立仿真电路，观察计数器上面的输出，下面的图就是仿真的输出结果图5-1电子秒表仿真结果图1图5-2电子秒表仿真结果图2自我评价经过这次的数字电子秒表课程设计后，我从中学到了好多东西。在我上了一个学期的数字电子技术基础课后，我已经对数字电子技术有一定的了解，加上之前学过的电路课和模拟电子技术基础课，我可以独立完成数字电子技术基础课程设计了，不过当中还是遇到许多不懂的问题。通过这次自己动手的课程设计，我学会了设计数字电子电路的一般方法，还进一步熟悉数字电子器件的使用。这个课程设计课我还不是很熟悉，第一次做难免会感到陌生，而且对很多基本的东西都不是很清楚，在一定程度上影响了我的课程设计的质量，希望能在以后的时间里认真学习好这些基础的东西。我对这个课程设计课有着深刻的体会：要想做好这个课程设计，就必须认认真真地去做，不要怕麻烦，遇到不懂的问题就要主动去问同学或者老师。最后我希望课程设计课能够再多一点给我们提供动手的机会，并让我们多点发挥主观能动性和创造能力，这样可以在学到东西的同时又能发散大家的思维。总之，通过这次练习我有了很多收获。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制一种RISC结构8位单片机的设计与实现HYPERLINK"/detail.htm?3