电子秒表课程设计谋画报告Word格式文档下载.docx
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4.成立分频的大体概念。
三、设计的具体表现
1.电子秒表的大体组成
电子秒表电路的大体组成框图如图所示，它主要由大体RS触发器、多谐振荡器、计数器和数码显示器4个部份组成。
电子秒表电路的大体组成（方框图）如下：
图
（1）电子秒表大体组成方框图
2.电子秒表的工作原理
由555按时器组成多谐振荡器，用来产生50Hz的矩形波。
第Ⅰ块计数器作5分频利用，将555输来的50Hz的脉冲变成秒的计数脉冲，在输出端Qd取得，作为第2块计数器的始终输入，第二、第3块计数器QA与CP2相连，都已接成8421码十进制计数电路，第4块接成六进制形式，其输出端与译码显示器的相应输入端连接，可显示
3.电子秒表的原理图
图
（2）原理图
4.单元电路设计
（1）由NE555P组成的多谐振荡器（多谐振荡器）
ne555是一种应用特别普遍作用专门大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。
ne555的作用是用内部的按时器来组成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。
ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。
其他ha1755五、lm55五、ca555分属不同的公司生产的产品。
内部结构和工作原理都相同。
ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电
阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.专门是由三只精度较高5k电阻组成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555。
555内部结构及引脚如下图所示：
图（3）555内部结构及引脚图
（A）、555时钟电路能够组成多谐振荡器，真值表如下：
RST
THR
TRI
OUT
TD
X
导通
1
>
2\3VCC
1\3VCC
<
不变
截止
表
（1）555功能真值表
注明：
6脚为THR，触发器输入端，低电平有效。
2脚为TRI，阀值输入端，高电平有效。
4脚为RST，总复位端，低电平有效。
7脚为DIS，放电端。
5脚为CON，控制端。
1脚接地，8脚接电源。
3脚为输出端。
TD为内部三极管。
（B）时钟信号产生电路
图（4）555组成的多谐振荡器
NE555按时器是一种电路结构简单、利用方便灵活、用途普遍的多功能电路。
利用闭合回路的反馈作用能够产生自激振荡。
TTL电路延迟时刻短，难以控制频率。
电路接入RC回路有助于取得较低的振荡频率，由于门电路的作历时刻极短，TTL电路自有几十纳秒，所以想取得稍低一些的振荡频率式很困难的，而且频率不易调节。
在电路中接入RC电路能够有助于取得较低的振荡频率，而且通过改变R，C的数值能够很容易实现对频率的调节。
振荡电路是数字秒表的核心部份，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率R1.R2.C决定了多谐振荡器的周期，即决定了形成的方波的频率利用闭合回路中的负反馈作用能够产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡，只要负反馈作用足够强。
为了取得频率加倍准确的频率信号，加入了电容和电阻，其中电容为和，电阻为100K欧姆。
（2）大体RS触发器
图（5）RS触发器电路
用集成与非门组成大体RS触发器，属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。
它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出作为与非门的输入控制信号。
按动按钮开关J1（接地），则门1输出=1；
门2输出Q=0，J1复位后Q、状态维持不变。
再按动按钮开关J2，则Q由0变
为1，门5开启，为计数器启动作好预备。
由1变成0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。
大体RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作.
（3）单稳态触发器
图（6）单稳态触发器电路
用集成与非门组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信号Vi由大体RS触发器端提供，输出负脉冲Vo通过非门加到计数器的清除端R。
静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必需小于们的关门电阻Roff。
按时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。
当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，能够省去输入微分电路的Rp和Cp。
单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。
（4）计数及译码显示
（A）74LS90（计数器）简介
74LS90是一种较为典型的异步十进制计数器。
它由1个一名二进制和1个异步五进制计数器组成。
若是计数脉冲由CP1端输入，输出由QA端引出，即得二进制计数器；
若是计数脉冲CP2端输入，输出由QA～QD端引出即得五进制计数器；
若是将QA与CP2相连，计数脉冲由CP1输入，输出由QA～QD引出，即得8421码十进制计数器。
因此，又称此电路为二——五——十进制计数器。
它的引脚功能如下：
图（7）74LS90引脚图
功能表如下：
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
（1）R0
（2）
S9
（1）S9
（2）
CP1CP2
×
×
0×
0
↓1
QA输出
二进制计数
1↓
QDQCQB输出
五进制计数
↓QA
QDQCQBQA输出8421BCD码
十进制计数
QD↓
QAQDQCQB输出5421BCD码
11
不变
保持
表
（2）74LS90功能表
（1）异步清0
只要S9
（1）×
S9
（2）=0，R0
（1）=R0
（2）=1，就可使QAQBQCQD=0000，即异步清0
（2）异步置9只要S9
（1）=S9
（2）=1，RO
（1）×
RO
（2）=0,就可实现置9功能。
（B）二—五—十进制加法计数器74LS90与译码显示器组成电子秒表的计数单元
图（8）电子表秒计数单元电路
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取得周期为的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。
计数器2及计数器3接成8421码十进制形式，计数器4用异步清零方式接成六进制形式，其输出端与实验装置上译码显示的相应输入端连接,可显示.
5.设计仿真与PCB制版
1.、将各部份电路在MULTISIM10中连接并进行仿真
（1）时钟发生器的仿真
用示波器观察输出电压波形并测量其频率，调节滑动变阻器，使输出50Hz矩形波。
仿真结果如下：
图（9）多谐振荡器信号波形图
（2）与非门大体RS触发器的仿真
用示波器观察大体RS触发器的波形图如下（先闭合J1后再打开J1，再闭合J2后再打开）。
图（10）RS触发器仿真图
（3）单稳态触发器的仿真
将启停电路单元的按钮按下,则此电路输出一个有效信号（负脉冲），但持续时刻很短。
图（11）单稳态触发器波形
（4）计数电路的仿真
计数器1接成五进制形式，计数器二、3接成十进制形式，计数器4接成六进制形式，接入50Hz信号源进行仿真并观察其显示功能。
仿真结果如下:
图（12）计数单元的仿真
2.电子秒表的整体测试
各单元电路测试正常后，按总图把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的整体仿真。
图（13）电子秒表整体仿真图
版电路电路制作
（1）原理图的绘制如下：
图（14）Protel原理图
（2）PCB制版
图（15）PCB制版图
四.心得体会
通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。
在咱们上了一个学期的数字电子技术基础课后，咱们已经对数字电子技术有必然的了解，加上之前学过的电路课和模拟电子技术基础课，咱们能够独立完成数字电子技术基础课程设计了，不过当中仍是碰到许多不懂的问题。
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式，还进一步熟悉数字电子器件的利用。
那个课程设计课我还不是很熟悉，第一次做不免会感到陌生，而且对很多大体的东西都不是很清楚，在必然程度上影响了咱们的课程设计的质量，希望能在以后的时刻里认真学习好这些基础的东西。
我对那个课程设计课有着深刻的体会：
要想做好那个课程设计，就必需认认真真地去做，不要怕麻烦，碰到不懂的问题就要主动去问同窗或老师。
最后我希望课程设计课能够再多一点给咱们提供动手的机缘，并让咱们多点发挥主观能动性和创造能力，如此能够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。
在试探该如何设计电路使之实现所需功能的进程中，特别有趣，培育了我的设计思维，增强了动手能力。
五.附录
元器件清单：
序号
名称
型号
数量
备注
计数器
74LS90
4
——
2
555定时器
LM555CN
3
与非门
74ALS00M
5
或非门
4001BP
反相器
4009BCP
6
与门
74ALS08M
7
或门
74ALS32M
8
开关
SPST
9
电阻
RESISTOR
3KΩ
10
1KΩ
11
470Ω
12
100KΩ
13
POTENTIOMETE
14
七段译码显示器
DCD-HEX
15
发光二极管
LED
16
电容
CAP
510pF
17
18
100nF
19
10nF
六.参考文献
阎石《数字电子技术基础第五版》：
高等教育出版社，1998
郭海文《电气实验技术》：
中国矿业大学出版社，2008
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