数字秒表课程设计说明书.docx
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数字秒表课程设计说明书
河北工程大学科信学院
课程设计说明书
（20010/2011学年第二学期）
课程名称：
电子技术课程设计
题目：
数字秒表
专业班级：
电气工程及其自动化四班
学生姓名：
刘丹
学号：
090062408
指导教师：
崔春艳
设计周数：
二周
设计成绩：
2011年6月30日
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
目录
1课程设计目的………………………………………………………
2系统的方案设计……………………………………………………
3系统的详细设计……………………………………………………
3.1脉冲产生和分频电路…………………………………………
3.1.1脉冲的产生和分频电路的设计…………………………
3.1.2关键器件74LS74的介绍…………………………………
3.1.3关键器件CD4060的介绍………………………………
3.2计时电路………………………………………………………...
3.2.1分，秒计时电路的设计……………………………………..
3.2.2小时计时电路的设计………………………………………..
3.2.3关键器件CD4510的介绍…………………………………..
3.3显示译码电路…………………………………………………….
3.3.1显示译码电路的设计………………………………………..
3.3.2关键器件CD4511和数码管的介绍………………………..
4设计过程说明…………………………………………………………
4.1绘制电路图…………………………………………………….
4.2电路板制作…………………………………………………….
5元器件清单…………………………………………………………….
6心得体会……………………………………………………………….
7参考文献……………………………………………………………….
1课程设计题目
※让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；
※进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；
※提高电路布局、布线及检查和排除故障的能力；
※学习运用EDA软件中的Protel99SE；
※培养书写综合实验报告的能力。
2系统的方案设计
2.1简述
数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，它广泛地应用在运动物体的速度、加速度的测量实验中。
2.2课程设计题目描述和要求
⑴设计一个有“时”、“分”、“秒”显示。
⑵用中小规模集成电路组成数字秒表，并在实验室里进行组装、调试；
⑶画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告。
2.3数字秒表的基本原理
数字秒表的逻辑图如图1所示由振荡电路、分频器、计数器、显示器组成。
晶振构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计时器，计数结果通过译码器并且通过显示器显示出来，当达到60秒时向分位进位，分位十位也是如此。
图1数字秒表逻辑电路图
3系统的详细设计
3.1脉冲产生和分频电路
3.1.1脉冲产生和分频电路的设计
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。
它还具有压电效应，在一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到警惕的机械强度限制时，才达到最后稳定。
这用压电谐振频率即为晶体振荡的固有频率。
石英振荡电路图如图2所示。
图2石英振荡电路图
3.1.2关键器件74LS74的介绍
在晶体振荡电路产生震荡进行第二次分频时用到分频器器件74LS74。
其引脚图如图3
3.1.3关键器件CD4060的介绍
秒脉冲发生器是数字秒表的核心部分，它的精度和温度决定了数字秒表的质量，通常用振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。
如晶振为32768Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的秒脉冲输出。
CD4060引脚图和真值表如图4所示，连接方式如图5所示。
CD4060
引脚排列
真值表
输入
输出
CP
INH
CR
Q0-Q9
CO
×
×
H
Q0
计数脉冲为Q0-Q4时：
CO=H
↑
L
L
计数
H
↓
L
L
×
L
保持
计数脉冲为：
Q5-Q9时：
CO=L
×
H
L
↓
×
L
×
↑
L
图4CD4060引脚图和真值表
CD4060连接方式
3.2计时电路
3.2.1分，秒计时电路的设计
图6CD4510的连接图
3.2.1关键元件CD4510的介绍
CD4510是一组可预设BCD上/下数计数器、其功能与用法与CD4029几乎相同。
其差异点如下：
1.只有BCD计数功能，故无B/D（二进制/十进制）控制脚。
2.具有清除控制功能，故多了一只清除控制端R。
清除端R在使用上具有最高优先权，及当R=1，则Q不论其它输入为何，其输出QDQcQBQA必皆被清除为0，令R=0，正常计数，其接脚图如图1。
在CD4029与CD4510中，都设有进位输入端Ci及进位输出端Co。
以供做串联使用。
其功能：
Ci：
进位输入端，当其为1，则clock输入都无效，只有在Ci=0时，clock的正缘触发才能使计数器计数。
Co：
进位输出端，平常输出都保持在1，只有在上数计数到9，或下数计数到0时才会变为0输出，以作为进位或借位之准备，直到下一个时序信号的正缘输入后才转为1。
因此做计数器串联时，需将个位数Ci接地，而将其Co接到十位数计数的Ci中，如图7所示
图7示CD4510连接图
3.3显示译码电路
3.3.1显示译码器电路的设计
CD4510与CD4511相连，CD4511的连接方式为3.4脚接电源。
5脚
接地。
连接
图如下
共阴极显示管如下：
图8示CD4511及显示管连接图
3.3.2关键器件CD4511和数码管的介绍
CD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示器译码的包装。
4设计过程说明
4.1设计电路图
利用Protel99SE在电脑上绘制电路原理图，之后由原理图绘制pcb版图，然后安排原器件进行安装，并用导线连接，整个电路图和pcb版图如下：
图示原理图
图示Pcb图
4.1制做过程步骤：
4.1.1打印电路图
将绘制好的电路图打印在一张专用纸上。
4.1.2转印电路图
将电路板有铜的一面擦洗干净与打印好的电路图紧密贴在一起固定好。
放入转印机高温转印。
转印好后去除表面的图纸，此时电路图一转印到铜板上。
4.1.3腐蚀电路板
将转印好的铜板放入三氯化铁饱和溶液进行腐蚀。
过程中轻轻晃动溶液，半个小时后铜板腐蚀完毕。
4.1.4打孔
在腐蚀好的电路板应该打孔处用细钻打孔。
注意不要打歪。
4.1.5上松香水
将腐蚀好的电路板表面的墨迹去除，并且打磨光滑，将板子铜面朝下45度放置，在铜面刷两遍松香的饱和酒精溶液。
保持此角度放置约两个小时使松香变干。
4.1.6焊接
先将元件安在电路板上，用锡焊将元件与电路板焊接在一起，注意焊接时不要出现少焊或短路情况。
4.1.7调试
将焊接好的电路板加电调试，测量各元件的电工数据以理论值对比。
由图所示的数字中系统组成框图信号的流向安装。
5元器件清单
器件及规格
个数
２００ΩＲ
2
２２ＭΩＲ
1
３３ＰＦ
2
７４ＬＳ７４
1
4510
2
4511
2
３２７６８ＨＺ
1
ＣＤ４０６０
1
REDCC
2
SW-SPDT
1
6心得体会
将近两周的课程设计结束了，真的很珍惜这段时间。
在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
课程设计诚然是一门专业课综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．同时它也给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了数字秒表的构造及原理。
在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
在课设的过程中我们一个小组的人遇到了问题，我们就一起探讨，实在不行就问老师。
使我懂得在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
同时课程设计中，更加使我明白理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决；还有就是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
通过课设锻炼了我们独立思考，勤于动脑动手的能力。
在此感谢我们的课程设计的崔老师，崔老师循循善诱的教导给我们以启迪，当老师发现我们的错误时，认真耐心的给我们讲解，真的很感谢崔老师，老师您辛苦啦。
在两周的课程设计中，真的是我明白了许多，它也将成为我大学四年学习生活中的美好回忆中不可或缺的一部分。
7参考文献
赵广林《看图快速学Protel99SE电路设计与制板》电子工艺出版社
康华光《电子技术基础数字部分》高等教育出版社
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