数字式电子秒表设计Word文档格式.docx

数字式电子秒表设计Word文档格式.docx

《数字式电子秒表设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字式电子秒表设计Word文档格式.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

9.提交格式上符合要求，内容完整的设计报告

3总体设计

3.1工作流程图

图1工作流程图

图1中1单元为用集成与非门74LS00构成的基本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。

图1中2单元为集成与非门74LS00构成的单稳态触发器，它的职能是为计数器提供清零信号。

图1中555定时器构成了多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。

图1中4单元74LS160构成的计数器/分频器

图1中5单元译码显示单元

3.2原理图:

图1为电子秒表的原理图,按功能可分为5个单元电路进行分析。

其中单元1为基本RS触发器；

单元2为单稳态触发器；

单元3为时钟发生器；

单元4为计数器和分频器；

单元5为译码显示单元。

图2原理电路图

本电路中使用两个基本RS触发器提供置位、复位、和清零信号，555定时器提供时钟脉冲信号，三块74LS160作为译码/分频单元，有效、简洁地完成了秒表所具备的所有功能（清零、启动计时、暂停计时及继续计时）。

4单元电路设计

4.1基本RS触发器

图中单元1为用集成与非门74LS00构成的基本RS触发器。

逻辑符号基本RS触发器电路图

基本RS触发器功能表:

表1基本RS触发器功能表

R

S

Q

1

保持

不确定

它的一路输出Q作为单稳态触发器的输入,另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。

按动开关

，则门1输出Q非为1；

门2输出Q为0；

复位后Q、Q非状态保持不变。

再按动

，则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。

Q非由1变为0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。

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。

图374LS00引脚及内部结构表

4.2时钟发生器

555定时器构成了多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。

调节电位器

，使在555输出端3获得频率为10—15Hz的矩形波信号，当基本RS触发器Q为1时，门5开启，此时脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器的计数输入端CP。

图4为555定时器管脚分布图。

图4555引脚图

4.3计数器及分频器

74LS161构成的计数/分频器，其中计数器1作为十分频器，对555输出的矩形波信号进行十分频，得到的信号，即在其进位输出端取得周期为0.1s的矩形脉冲信号，作为计数器2的时钟输入信号。

同时计数器2的时钟输入信号又经过十分频得到周期为1s的矩形脉冲信号，作为计数器3的时钟输入信号。

译码显示单元:

本部分由CC4511译码器和七段显示共阴极数码管构成。

在其引脚当中A、B、C、D为BCD码输入端，a、b、c、d、e、f、g为译码输出端，输出“1”有效，用来驱动LED数码管。

4.4元件清单

表2元件清单表

元件

规格

数量

与非门

74LS00

2

电位器

50k

定时器

555

电容

0.1u

计数器

74LS161

1.0u

电阻

470Ω

14

集成块座

14脚

4.7k

4

16脚

47k

8脚

译码器

CC4511

开关

机械式

5调试

5.1基本RS触发器的调试

按动开关

，检查门1输出Q非是否为1，门2输出Q是否为0，

复位后这两个状态能否保持，再按动开关

，Q是否由0变1，Q非是否由1变0，否则检查卡观和与非门

。

5.2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

，使输出波形频率为10-15Hz，若无波形输出，检查555定时器。

5.3计数、译码、显示单元的测试

测量计数器功能和分频器功能，看输出频率是否为10倍关系，各段测量显示管的功能是否正常。

5.4整体测试

先按按钮

，此时电子秒表不工作，再按一下

，则计数器清零后变开始计时，观察数码管显示计数情况是否正常。

如不需要计时或暂停时，按一下开关

，立即会出现暂停状态。

5.5电子秒表准确度的测试

利用电子钟或手表的计时对电子秒表进行校准，若时间不准，调节

6电路测试及测试结果（测试方法、测试结果、性能分析）

7设计总结

大二下学期我们开始学习模电和数电这两门专业课，这是我们第一次做课程设计，所以不免会感到一些吃力，动手实践和创新能力对于我们理工课院校的学生而言显得相当重要，通过这次的课程设计我发现了自己还存在诸多方面的不足，比如刚开始拿到原理图和元器件时，没有对原理图的正确性验证就盲目的焊接，导致不能达到预期的结果，经过多次调试才发现问题所在。

在调试过程中出现了译码器不工作的情况，也一直找不到症结所在，就找到指导老师寻求帮助，原来是由于我们刚拿到的电路图上使用的是74LS161作为计数器，但是我们拿到的是74LS160，而且我们的计数器都没有接电源，但是接好电源后另我失望的事情又发生了，译码器仍然不工作！

后来才发现我们实际使用的译码器是由CC4511构成的，而不是电路图上的74LS247，CC4511的第五管脚都是需要接低电平，而不是像74LS247一样接高电平，但是由于我们测试的次数太多，有一个74LS160已经烧坏，当更换了新的芯片以后，我自己亲手制作的数字式电子秒表才开始正常工作，在兴奋之余仍有一系列的难题困扰着我，电位器已经调到最大值，但是由555定时器提供的脉冲频率仍然大于所需频率，由数码管现实的时间远大于正常时间，还有就是为什么计数器74LS160会在电源接通后迅速发热，以至于把芯片烧坏，虽然我现在还没有找到答案，但是我会努力去学习，等我找到答案后希望自己能独立解决它。

理论知识终究不是实践能力，在实践面前一系列的问题会突发出现，但是没有扎实的理论知识，实践能力又无从存在，二者可谓缺一不可，所以在以后的学习工作中，学习和动手要两手抓，而且两手都要硬，不能留下软肋，让问题钻了空子。

本次课程设计很有收获，相信以后的类似这样的课程设计我会做得更好！

8参考文献

1康华光.电子技术基础.北京：

高等教育出版社，2005，146108

2黄仁欣.电子技术实践与训练.北京：

清华大学出版社，2004，165

3刘修文.实用电子电路设计制作.北京:

中国电力出版社,2005.

4蔡忠法.电子技术试验与课程设计.浙江：

浙江大学出版社，2005，65

5赵淑范,王宪伟.电子技术试验与课程设计.北京:

清华大学出版社,2006

74LS161管脚排列图

管脚图介绍：

时钟CP和四个数据输入端P0~P3

清零/MR

使能CEP，CET

置数PE

数据输出端Q0~Q3

以及进位输出TC.（TC=Q0·

Q1·

Q2·

Q3·

CET）

输入

输出

CR

CP

LD

EP

ET

D3

D2

D1

D0

Q3

Q2

Q1

Q0

Ф

↑

d

c

b

a

状态码加1

<

74LS161功能表>

从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。

当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。

而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。

74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO=Q0·

CET。

合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

此类译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴），CC4511（共阴）等，本实验系采用CC4511BCD码锁存／七段译码／驱动器。

驱动共阴极LED数码管。

图1.1.6为CC4511引脚排列

图1.1.6CC4511引脚排列

其中

A、B、C、D—BCD码输入端

a、b、c、d、e、f、g—译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。

—测试输入端，

＝“0”时，译码输出全为“1”

—消隐输入端，

＝“0”时，译码输出全为“0”

LE—锁定端，LE＝“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE＝0时的数值，LE＝0为正常译码。

表1.1.2为CC4511功能表。

CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。

译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。