数电课程设计数字电子秒表设计Word文档下载推荐.docx
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4.1数字电子技术基础第四版…………………………………………………13
4.2模拟电子技术基础简明教程第三版------------------------------13
4.3电路第四版………………………………………………………………13
4.4电子技术基础学习指导…………………………………………………13
4.5数字电子电路……………………………………………………………13
5.心得体会与教师评价
5.1心得体会-------------------------------------------------------------------------14
5.2教师评语-------------------------------------------------------------------------14
5.3成绩及签名-------------------------------------------------------------------------14
1.1设计目的：
1.1.1为了培养学生运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高学生专业基本技能、创新能力的重要实践教学环节。
1.1.2通过课程设计，学生受到设计写作方法的初步训练，能用文字、图形和现代设计写作方法系统地、正确地表达课程设计和研究成果。
1.1.3为了培养学生正确的设计思想与方法、严谨的科学态度和良好的工作作风，树立自信心。
1.1.4为了培养学生获取信息和综合处理信息的能力,提高文字和语言表达能力。
1.1.5巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。
1.1.6熟悉555方波振荡器的应用。
1.1.7熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。
1.1.8建立分频的基本概念。
1.2设计任务内容：
1.2.1完成数字电子秒表的设计，绘出电路原理图。
1.2.2搭接电子秒表整体试验电路。
1.2.3调教0.1秒信号源。
1.2.4测试电子秒表清零、开始计时、停止计时功能。
1.3设计要求
1.3.1以0.1秒为最小单位进行显示。
1.3.2秒表可显示0.1～9.9秒的量程。
1.3.3该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。
1.3.4除了以上功能，个人可根据具体情况进行电路功能扩展。
2.数字电子秒表设计
2.1仪器设备：
直流稳压电源一台，示波器一台，逻辑笔一支，万用表一块；
定时器555一块，二-五-十制计数器74LS90三块，74LS47两块，数码管两只，1kΩ电阻两只，100kΩ电阻一只，100kΩ电位器一只，电容器0.1μF、0.01μF、0.022μF
2.2电子秒表的基本组成和工作原理：
2.2.1电子秒表电路的基本组成框图如图1所示，它主要由多谐振荡器、计数器、译码器和数码显示器4个部分组成。
图1电子秒表电路的基本组成（方框图）
2.2.2电子秒表设计电路图如图2所示，图中由定时器555构成方波振荡器，用来产生50Hz的矩形波。
第Ⅰ块计数器作5分频使用，将555输来的50Hz的脉冲变为0.1秒的计数脉冲加给计数器。
第Ⅱ、第Ⅲ块计数器Q0与CP2相连，脉冲从CP1输入，都已接成十进制计数电路，其中第Ⅱ块是每0.1秒进位，第Ⅲ块是每秒进位。
两片74LS47是译码器，将计数器输来的8421BCD码译为十进制数分别去驱动两个数码管，使之作相应的显示。
开关S1闭合开始计数，断开停止计数；
开关S2断开秒表清0，闭合可以计数。
2.3芯片简介
（1）由NE555P组成的多谐振荡器（多谐振荡器）
（A）、555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下：
RST
THR
TRI
OUT
TD
X
导通
1
>
2\3VCC
1\3VCC
<
不变
截止
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）、555振荡器输出波形与秒计数单元逻辑功能输出波形：
（c）、毫秒信号产生电路
NE555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。
利用闭合回路的反馈作用可以产生自激振荡。
TTL电路延迟时间短，难以控制频率。
电路接入RC回路有助于获得较低的振荡频率，由于门电路的作用时间极短，TTL电路自有几十纳秒，所以想获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电路可以有助于获得较低的振荡频率，而且通过改变R，C的数值可以很容易实现对频率的调节。
振荡电路是数字秒表的核心部分，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可以产生自激振荡，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。
为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻，其中电容为0.01微法，电阻为100K欧姆。
（d）振荡周期的计算（R2=Ｒｐ）
1.确定R1、R2、C的值；
占空比：
1.按所设计的电路连线，测试
2.根据公式：
……①
HZ……②
（二）参数的确定
由于电路的周期为0.01s，T=0.01s即频率f=100HZ
由上述公式可得结果：
由①式得：
则R1=R2=100K
（2）74LS290（计数器）
74LS290是一种较为典型的异步十进制计数器。
它由1个一位二进制和1个异步五进制计数器组成。
如果计数脉冲由CLKA端输入，输出由QA端引出，即得二进制计数器；
如果计数脉冲CLKB端输入，输出由QA～QD端引出即得五进制计数器；
如果将QA与CLKB相连，计数脉冲由CLKA输入，输出由QA～QB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。
74LS290的引脚图、功能表如下图所示：
图1.274LS290的引脚图
（a）1个下降沿触发的T触发器，形成模2计数器；
（b）3个下降沿触发的T触发器，组成的异步模5加法计数器；
（c）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。
（d）异步置9只要S9
（1）=S9
（2），就可实现全且确切，即异步置9。
表1.174LS290的功能
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
（1）、R0
（2）
S9
（1）、S9
（2）
CP1CP2
1
0
×
×
0×
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
（e）实现模10计数器
在S9
（1）×
S9
（2）=0，R0
（1）×
R0
（2）=0同时满足的情况下，可在CP下降沿作用下实现加法计数。
若在CP0端输入脉冲，则Q0端是模2计数，若在CP1端输入脉冲，则由Q3、Q2、Q1构成的计数器实现异步模5计数。
R0
（2）=0同时满足的情况下，把Q0连至CP1，于是，模2计数器的Q0由1变0时，可使Q3、Q2、Q1构成模5计数器进行计数，总模数为5×
2=10。
（f）实现模6计数器
将74290的QA、QB直接和复位端R0
（1）、R0
（2）相连，计数器的初态为0，当计数脉冲M=6，输出QAQBQCQD=0110时，计数器立即返回0状态，从而实现M=6的计数功能。
（一）、毫秒部分
该部分的实质是一个100进制的计数器，它的CP脉冲是前面生成的毫秒信号，它的清零信号可以作为向秒进位的进位信号。
它需要的元件有74LS290。
由上面1.4节可知74LS290是由一个二进制和一个五进制计数器两个独立部分组成的，两部分级联便成了
进制计数，用两个74LS290即组合成下面的100进制
（二）、秒部分
为了实现60进制，将74LS290的QA、QB直接和复位端R0
（1）、R0
（2）相连，计数器的初态为0，当计数脉冲M=6，输出QAQBQCQD=0110时，计数器立即返回0状态，从而实现M=6的计数功能。
另R0
（1）与R0
（2）时接一个二极管便于60进制清零。
（3）74LS47为BCD七段译码器（译码器）
74LS47为BCD七段译码器/驱动器，真值表如下：
十进制
LT
RB
D
C
B
A
BI/RBO
a
b
c
d
e
f
g
2
3
4
5
6
7
8
9
7447为四线-七段译码器，可以用来驱动七段共阳极数码管，当LT，RBI，BI，端接高电平时，从DCBA端输入BCD码时，从abcdefg端输出相应的数码管显示码。
结合四线-七段译码器7447可以现实0到9个数字。
（4）半导体数码管（数码显示器）
现在的许多电器设备上都有显示十进制字符的字符显示器，以直观的显示出电器设备的运行数据。
目前广泛使用的字符显示器是七段字符显示器，或称七段数码管。
常见的七段数码管有液晶显示数码管和半导体数码管两种。
半导体数码管是由七段发光二极管（LightEmittingDiode）组成，简称LED。
图1.6是LED的引脚及其等效电路
图1.6（a）LED的引脚及其等效电路。
LED产品的种类繁多，有图1.6（b）、（c）所示的共阴极电路，还有共阳极电路，常用的数码显示器有BS201，BS202等。
图1.7七段数字显示器发光段组
要驱动LED正常的显示十进制数的十个字符，LED前面必须接一个显示译码器。
显示译码器可实现的逻辑功能是：
将输入的8421BCD码转化成驱动LED发光的高、低电平信号，驱动LED显示出不同的十进制数字符，下面来讨论显示译码器的组成。
因显示译码器可以驱动LED显示出0～9这十个数字字符，十个数字字符对应十种高低电平的组合状态，要描述这十种高、低电平的组合状态必须用4位二进制数，根据LED发光的特点可得描述显示译码器逻辑功能的真值表如表1.4所示。
表1.4显示译码器逻辑功能真值表:
2.3数字电子秒表设计步骤与要求：
数字电子秒表设计电路图2
2.3.1试验步骤：
（1）按数字电子秒表设计电路图2搭接好设计电路；
（2）用示波器观察555第3管脚输出的矩形脉冲，调电路中的RP使555输出脉冲为50Hz；
（3）S1闭合，检查第Ⅰ块计数器QD端应有周期为0.1秒的脉冲输出，S1断开QD端无脉冲输出；
（4）S2断开秒表应清为00，S2接通（S1闭合），秒表应开始计数。
2.3.2检测器件：
◆领回器件后根据电路图核对是否遗漏器件。
◆确定没有遗漏器件后根据电路图认真核对各类器件的型号和参数。
2.3.3连接线路安排原则是：
◆各主要部件的所属器件相对集中放置。
◆便于调整、操作和检修。
◆发热器件要便于散热，必须在通风地方。
◆尽可能缩短各器件间连线。
◆尽量减少各器件间的有害干扰。
◆适当考虑美观、大方。
2.3.4焊接与安装：
焊接前，要根据电路图的各部分功能确定各器件在电路板上的位置，并注意集成电路的各引脚排列、电路板与外部器件（如开关等）的连线，按信号的流向将器件作顺序地连接，以便于测试，在具体安装和焊接时，还需注意以下几个问题：
◆引线在焊接前必须刮净、镀锡，焊点要光滑清洁。
◆接线要短，且切记注意电路之间要共地。
◆器件的标称值要尽量露出，并朝向容易读数的一面。
◆在面板和电路板之间的信号线最好用屏蔽线，并且远离输出线和电源线，屏蔽线的外皮接在电路板的接地点上。
◆导线的颜色要符合习惯用法：
一般正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其它颜色的线。
3.结论
3.1小结与体会：
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。
在我们上了一个学期的数字电子技术基础课后，我们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，我们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们的课程设计的质量，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。
4.参考文献
4.1阎石.数字电子技术基础第四版[M].北京：
高等教育出版社，1998
4.2杨素行.模拟电子技术基础简明教程第三版[M].北京：
高等教育出版社，2006
4.3邱关源.电路第四版[M].北京：
高等教育出版社，1999
4.4阎石.电子技术基础学习指导[M].辽宁：
辽宁科技出版社，1985
4.5阎石.数字电子电路[M].北京：
中央电大出版社，1993
心
得
体
会
通过这次课程设计，得到了很多收获和体会。
第一，巩固和加深了对电子线路基本知识和理解，提高了综合运用所学知识的能力。
第二，增强了根据课程需要选学参考资料，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。
通过独立思考，深入研究有关问题，学会自己分析解决问题的方法。
第三，通过实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选取，安装调试等环节，初步掌握了简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
第四，在这次课程设计过程中，光有理论知识是不够的，还必须懂一些实践中的知识。
所以在课程设计的实践中，我们应将实验课与课堂教学结合起来，锻炼自己的理论联系实际的能力和实际动手能力。
第五，掌握了比较常用的仪器的使用方法，提高了动手能力。
第六，培养了严谨的工作作风和科学态度。
第七，在这次设计过程中，我也对word、photoshop、画图板等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中更加熟练。
教
师
评
语
年月日
成
绩
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