完整版数字电子技术毕业课程设计任务书电子秒表Word格式文档下载.docx
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数字秒表系统（资料附后）
实验指导老师：
苏永新
前言
“数字电子技术”是电工电子类学生的专业基础课，这是一门实践性很强的课程。
学习本课程的目的，主要是掌握数字电子电路的分析与设计。
“数字电子技术课程设计”是一门设计性综合实验，是配合“数字电子技术”课堂教学和基本实验教学的一个重要的教学环节，课程设计中将数字电子技术的课堂教学内容与实际动手有机结合起来，培养学生理论联系实际的能力，使学生利用所学理论，设计出完整的数字系统，并进行调试，使之符合性能要求。
同时，在实验中培养学生实事求是、认真严谨的科学作风。
我们希望，通过让每个学生自己动手设计、装配、调试完成一个典型的数字系统，掌握并提高以下几方面的能力：
（1）查阅电子器件手册的能力；
（2）根据技术要求，选用合适的元器件设计小型的数字系统，并进行组装调试的能力；
（3）具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力；
（4）独立写出严谨、有理论分析、实事求是、完整的综合性设计报告的能力。
电子秒表系统
一、设计目的
1、学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器，时钟发生器，以及计数器、译码显示等单元电路综合应用。
2、学习电子秒表的调试方法
二、设计要求
1、采用RS触发器来实现电子秒表的启动和停止。
2、采用单稳态触发器实现电子秒表中的计数器清零信号。
3、利用555定时器构成多谐振荡器来提供时钟源。
4、利用二－五－十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元
5、要求电子秒表的分辨率为0.1秒
6、电子秒表的显示为0.0～9.9秒
三、设计原理
1、原理框图如图一所示
图一电子秒表的工作原理框图
2、基本工作原理
通过开关来控制RS触发器实现电子秒表的启动和停止：
RS触发器的端的输出来启动单稳态触发器发出清零的信号，RS触发器的Q端的输出来打开555定时器构成的多谐振荡器的输出门。
在多谐振荡器的时钟的作用下74LS90开始计数，其计数的结果通过74LS48进行译码，然后显示。
（1）基本RS触发器（如图二所示）
图二基本RS触发器
采用集成与非门来组成基本RS触发器，采用低电平触发模式，具有直接置位、复位的功能。
在按钮S1接地时Q置“1”，S2接地Q置“0”。
通过基本RS触发器的Q端来控制计时脉冲输入计数器，RS的端的输出来启动单稳态触发器的工作。
因此基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。
（2）单稳态触发器（如图三所示）
图三单稳态触发器
图三的单稳态触发器是用集成与非门构成的，属于微分型单稳态触发器。
单稳态触发器的输入端输入触发负脉冲信号由基本RS触发器的提供，单稳态触发器输出的负脉冲取反作为计数器的清0信号。
构成输入端微分隔直电路，R、C构成微分分型定时电路，R、C取值的不同，输出脉宽也不同：
下面结合电路图来说明单稳态触发器的工作原理：
a、无外界触发脉冲时电路初始稳态（前的状态）：
电源接通后，在没有外来触发脉冲时电路处于稳定状态，U3A输出低电平，U4A输出高电平，要求（开门电阻），（关门电阻）
b、触发翻转（时刻）：
端输入负脉冲，U3A输出高电平，因此U4A的输入端回产生正的跳变，从而使得输出降为低电平，并反馈回输入端，维持这个新状态。
c、暂稳态（）：
在后，U3A输出的高电平对电容C进行充电，使得U4A输入端电压降低，从而最终使U4A输出变高，将引发正反馈过程，使得输出变为高电平，电路又恢复到稳定状态。
（3）时钟电路（如图4所示）
图4时钟发生电路
用555定时器构成多谐振荡器来作为时钟源。
通过对电位器Rw可以在555输出端获得50Hz的矩形波信号，该信号同RS触发器的一端信号一起来为计数器提供输入时钟。
（4）计数及译码显示
采用二－五－十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，首先利用计数器对50Hz的时钟脉冲进行5分频获得周期为0.1s的矩形脉冲，作为下一级计数器的时钟输入，第二、第三计数器接成8421码形式，其输出通过74LS48译码器进行译码并输入显示器进行显示。
74LS90和74LS48的引脚图如图5、图6所示。
表一是74LS90功能表。
表一：
74LS90功能表：
图574LS90引脚图图674LS48引脚图
74LS48是一种BCD－7段字型显示共阴极译码器驱动器。
它的功能表如表二所示。
表二：
74LS48BCD译码器功能表
十进制或功能
输入端
BIRBO
输出端
LT
RBI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
H
L
1
×
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
图7为计数与译码原理图
图7计数与译码原理图
四、测试内容
1、基本RS触发器的测试
Q
1－>
0－>
2、单稳态触发器的测试
（1）静态测试各个重要位置的电压
（2）动态测试，用示波器测试其输入和输出波形，并考虑如何增加单稳态输出脉冲的时间
3、时钟发生器的测试
用示波器观察输出电压波形并测量其频率。
调节可调电阻，使输出的矩形波频率为50Hz。
4、对计数器的功能测试；
将接连起来的计数器进行逻辑功能测试。
5、电子秒表的测试
各个单元测试正常后，将各个单元连接起来，进行电子秒表整体测试，看电子秒表的运行是否正常，LED显示正常否。
6、电子秒表准确度的测试
利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准
五、设备及器件
1、＋5V直流电源
2、双踪示波器
3、直流数字电压表
4、数字频率计
5、元件清单：
表三、元件清单
序号
型号
数量
74LS00
555
74LS90
译码显示器
470
电阻
1K
1.5K
3k
100K
100K（可调）
510PF
电容
4700PF
0.01uF
0.1uF
按钮开关（不带锁）
16
译码器74LS48
五、设计报告要求
每个同学手写一份《数字电子技术课程设计报告》，报告写作中，部分图形可以拍照、电脑绘图后打印，粘贴在实验报告上。
不得抄袭他人设计报告，实验报告雷同者，均不给成绩，不区分原始作者和抄袭者。
（1）设计目的。
（2）设计指标。
（3）总体框图设计，有目标、状态分析、模块组成，并配有分析和原理说明。
（4）功能模块设计，可以多个方案，包括单独测试的原理图，并有详细原理说明。
（5）总电路图设计，有原理说明。
（6）实验仪器、工具。
（7）使用元器件。
（8）总结：
遇到的问题和解决办法、体会等。
六、附件（设计参考原理图）
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