三位数字显示计时系统

课程设计报告课程名称数字电子技术课题名称三位数字显示的计时系统专业计算机与科学技术专业班级0701学号200703010125姓名周桂芳指导教师赵振兴2009年3月湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：三位数字显示的计时系统专业班级：计算机专业0701班学生姓名：周桂芳学号:200703010125指导老师：赵振兴审批：任务书下达日期2008年9月8日设计完成日期2009年3月2日一、任务与要求：设计并制作一个简易的三位数字显示计时系统，供运动员比赛计时用，要求如下：精确到秒，最大计时为9分59秒；开机时自动清零；具有启停输入控制功能，按下启停输入控制键时，开始计时，再次按下时，停止计时。用7段数码管显示时间；功能扩展（自选）二、设计要求：设计思路清晰，给出整体设计框图；设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；总电路设计；计算机仿真安装调试电路；进度安排第一周星期一上午安排任务、讲课。星期一～星期五上午查资料、设计第二周计算机仿真测试元器件调试单元电路调试总电路调试验收写课程设计报告书星期五下午答辩地点：实验楼四楼电子综合实验室目录TOC\o"1-2"\h\z\uTOC\o"1-2"\h\z\u一. 设计总体思路 1二. 单元电路设计 2三. 总电路设计 3四. 故障分析与改进 4五. 总结与设计调试体会 5六. 附录 6设计总体思路设计说明：三位数字显示计数系统电路一般由时钟信号输入装置（发生秒脉冲）、计数器、数字显示装置、和控制电路几大部分组成。秒信号和控制信号送入计数器使其进行计数及其他状态切换，把计数的结果在显示译码器中以秒的十进制数字显示出来。控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数等状态切换，本电路的秒脉冲可采用555集成电路产生脉冲信号。此计时系统是由555定时振荡器接成的多谐振荡器产生稳定的高频脉冲信号作为时间基准,再经分频器输出标准秒脉冲.秒计数器计满60后向分计数器进位.计数器的输出经译码器送显示器.图(1)所示为电路流程图振荡器电路振荡器电路计数器计数器计数器显示器显示器显示器图(1)二.单元电路设计1.晶体振荡器电路给计时器提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证计时器的走时准确及稳定。不管是指针式的计时器还是数字显示的计时器都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（2）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。图(2)CMOS晶体振荡器（仿真电路）2.时间计数电路一般采用10进制计数器如74LS160N来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74LS160N。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。3.译码驱动及显示单元电路.选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由译码器把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到译码器芯片，再由译码器芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来三.总电路设计图(3.4)四.故障分析与改进面包板测试测试面包板各触点是否接通。七段显示器与七段译码器的测量把显示器与译码器芯片相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发现是数码管未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重要的一件事。时间计数电路的连接与测试其实都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是十进制，检测后发现无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最后，在重对连线时发现是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。五.总结与设计调试体会通过这次课设，让我了解了设计电路的程序，增强了自己动手能力，锻炼了我们的耐心，同时磨练了我们不服输的毅力。课设动手的过程中，它让我体验了那种失败时的痛苦，体验了那种成功时的喜悦。通过这次学习，让我对各种数电这门课有了新的认识，同样我也学到了课堂里学部到东西，开始对数电有了入门的感觉。总之，通过一周的课设，我学到了很多，体会很深，感触也很多，这种感觉很不错，我希望以后多来几次这样的课设。因为实践是最好的学习方法。 六.附录1.元器件清单:74LS160N(4个)LM555M(1个)LED(4个)2.参考文献:电子技术课程设计》 历雅萍、易映萍编《电子技术课程设计指导》彭介华、主编高等教育出版社《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版社。课程设计评分项目评价设计与总结报告方案设计与论证单元电路设计与合理性电路图测试结果的分析特色与创新实际制作完成情况答辩情况过程监控情况综合评分指导教师签名：_