数电课设数字秒表的设计仿真.docx
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数电课设数字秒表的设计仿真
##大学
##学院
数字电子技术课程设计
课程名称：
数字电子技术基础
题目名称：
数字电子秒表设计
学生系别：
信息工程系
专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
..年..月..日
一、设计要求3
二、题目分析3
三、总体方案3
四、具体实现4
1、总体方框图4
2、原理图4
如下图所示：
4
五、各部分定性说明及定量计算5
1、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器）5
2、计数器（74LS90）7
3、七段发光二极管（LED）数码管8
4、BCD码七段译码驱动器——CC45119
六、实验仿真11
七、元器件清单11
八、设计心得体会12
九、参考文献12
数字秒表的设计与仿真
一、设计要求
设计并仿真一个数显电子秒表，要求：
1）能直接显示“分”、“秒”的电子秒表；
（2）要求最大能显示9/59
3）能通过按键启动计时，并能通过按键停止计时，并保留显示计时时间；
4）能通过按键复位。
主要器件：
74LS00、555、74LS90、CC4511
数字秒表是是一种常用的秒计时装置，它能实现手控记秒、停摆、清零功能，它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。
通过对该数字秒表的设计要求的分析，设计的此数字秒表主要由分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、控制电路组成。
在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的100HZ计时脉冲。
除此之外，数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端，保持，以便数字时钟能随意、停止及启动。
分频器用来产生100HZ计时脉冲;十进制计数器：
对分进行计数;六十进制计数器是用来对秒进行计时，显示译码器是完成对7段数码管显示的控制。
按计数要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示9/59"，需要三个数码管,
超过最大显示的数字要重新从0开始计数。
复位开关用来使计时器清零，并做好清零准备，复位开关可以在任意情况下使用，即使在计数过程中，只要按一下复位开关，计时进程终止，并对计时器清零。
三、总体方案
数字秒表，必须有一个数字显示。
按设计要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示9/59",则需要三个数码管。
计数分辨率为1s,需要相应的信号发生器，选择信号发生器有两种方案：
I用晶体振荡器；
H用集成电路555计时器与电阻电容组成的多谐振荡器。
两者都可以产生振荡频率，我们选用方案H,因为其核心部分是使用三个74LS90计数器采
用串联方式构成,并且这种连接方式简单,使用元器件数量少。
CP脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生50HZ脉冲。
最大
秒计数60进制，分计数10进制，输出为3片7448芯片匹配的3片共阴极数码管,计时时长为9/59",超过最大显示的数字要重新从0开始计数。
暂停功能采用阻断CP脉冲输入设置，具有较高的优先级。
清零功能用与非门并联计数器同步清零（清零时控制脉冲为高，计数器内部清零脉冲为无效高状态，计数器被强迫清零），由点触式开关控制。
四、具体实现
1、总体方框图
2、原理图
如下图所示：
该电路由四部分组成:
（1）
消抖电路
（2）
555定时器
（3）
计数器
（4）
显示译码器
五、各部分定性说明及定量计算
1、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器）
555定时器是一种将模拟功能和逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，内部含有一
个基本RS出发器，两个电压比较器A1、A2，一个放电晶体管V，以及一个由3个5KQ
电阻组成的分压器。
比较器A1的参考电压是2/3UCC,加在同相输入端；A2的参考电压为1/3Ucc.加在反相输入端，两者均由分压器取得。
管脚|知—"NDIK<>l：
TR
定时器结构和引脚排列图
555定时器各引脚的功能如下：
1端GND为接地端。
2端…为低电平出发端，也称触发输入端，由此输入触发脉冲。
当2端的输入电压高于1/3
Ucc,A2的输出为1;当输入电压低于1/3UCC时。
A2的输出为0•使基本的RS触发器置1,Q=1,=0.这时定时器输出u0=1.
3端u0为输出端，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、
指示灯等。
输出高电压约低于电源电压1~3V。
4端•是复位端，当0=时，基本RS触发器直接置0,使Q=0，=1.
5端CO为电压控制端，如果在CO端另加控制电压，则可改变A1、A2的参考电压。
6端TH为高电平触发端，又叫做阀值输入端，由此输入触发脉冲。
当输入电压低于2/3UCC
时，A1的输出为1；当输入电压高于2/3UCC时，A1输出为0,使基本RS触发器置0,即Q=0.=1.这时定时器输出u0=0。
7端D为放电端。
当RS触发器•=1时，放电晶体管V导通，外界电容元件通过V放电。
8端Ucc电源端，可以在4.5V~16V，若为CMOS电路，贝UUdd=3V~18V.
2、计数器（74LS90）
引脚图和功能表:
14|门|⑵9|制
CPiNC“UpGNDQuH
J7^LS90
CPiRod）RoO）HCVtocSslDSu
（2）
11~21_31~4[5|6|_Tf
输入
输出
功能
清零
置9
时钟
1
Qd、Qc*Qb*Qa
初（15、氏
（2）
备⑴、⑵
CP』、％
11
0x
x0
x
x
0000
清零
0X
x0
11
x
x
1001
置9
0x
x0
0x
x0
J1
Qm俞出
二进制计数
1J
QdQc'Qe输出
五进制计数
JQa
QqQcQbQa输出
8421BCD码
十进制计数
QdI1
OaQdQcQr输出
5421BCD码
十进制计数
1
1
不变
保持
74LS90功能：
通过不同的连接方式，74LS90可以实现4种不同的逻辑功能，还可借助―丄；
对计数器清零，借助'：
•-:
：
将计数器置9.其具体功能如下：
（1）计数脉冲从一输入，'输出端，为二进制计数器
（2）计数脉冲从—输入，〔CB为输出端，为异步五进制加法计数器
（3）若将「与•相连，计数脉冲由一输入输出端，则构成异步
8421码十进制加法计数器
（4）若将―和「相连，计数脉冲「输入，•二'-■-输出端，则构成5421码十进制加法计数器。
（5）清零，置9功能
a）异步清零
当・：
…均为“1”时-；中有“0”时，实现异步清零功能，
即=0000
b）置9功能
当：
:
「均为“1”时，•八-：
有“0”时，实现置9功能，即
=1001
本设计采用③
3、七段发光二极管（LED）数码管
g共nsecr”电m护幼）
fhvi阳辻捲（"o"电r：
wj）
4、BCD码七段译码驱动器——CC4511
本设计采用的是CC4511来驱动共阴级LED数码管。
CC4511的引脚排列如图所示。
其中
A1、A2、A3、A0——BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g――译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴级LED数码管。
Ur
BI
测试输入端，一-=“o”时，译码输出全为“1”。
消隐输入端，⑺=“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。
译码器还有据伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”,数码管熄
灭。
Vccfsabode
|
16
9
CC4511
1
8
11
AlA2LTBILB話AOCUD
CC4511引脚排列
CC4511逻辑功能表：
输入
输出
LE
阴
ET
A3
A2
A1
A0
a
b
c
d
e
f
g
显示字
形
X
X
0
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
8
X
0
1
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
p消隐「
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
9
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
r消隐1
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐:
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
X
X
X
X
锁存
锁存
接通+5V的电源和将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示
0-9的数字。
本设计需要三个数码管，可接入三组BCD码输入。
CC4511与LED数码管的连接如下图所
示：
+5v
LEL'
CC4511驱动一位LED数码管
六、实验仿真
七、元器件清单
名称
型号
数量
74LS90
3
74LS00
2
CMOS-5V,4511BP-5V
CC4511
3
555
1
LED
LED
3
电阻
5KQ
3
按钮
开关
2
电容
0.01uF
1
电容
510p
1
电容
4700p
1
直流稳压电源
+5V
1
八、设计心得体会
通过本次课程设计，我对数字电路有了一定的了解，并且了解了数字秒表的主体电路组成
及工作原理，熟悉了集成电路和有关电子元器件的使用，学习和掌握数字电路中基本RS触
发器、计数、译码显示等单位元件的综合应用。
本次课程设计，我对数字电子技术有了更进一步的熟悉，一个看似很简单的电路，要懂手
把它设计出来就比较困难了，因而要把课本上唆学到的知识和实际练习起来，同时，不但巩
固了知识，也使我们把理论和实践真正结合起来，增强了学习的兴趣，考验我们查阅相关文
献资料，和组织材料的综合能力。
这次设计的实验，在老师的指导下，基本完成。
但是在某些方面还是不够，尤其是在设计调试过程中分与秒的六十进制的进位调试的不成功。
总的来说对这次课程设计，让我对各种电路有了一定的了解，在平时理论学习中遇到的问
题都解决了。
九、参考文献
电子技术李中发主编中国水利水电出版社2005
公共课实验教程汤勉刚主编西南交通大学出版社2010.2
考核成绩
设计仿真成绩（20分）
课程设计报告成绩（70分）
答辩（10分）
考核成
绩
仿真电路
仿真效果
方案论证
设计计算、绘图、说明
报告格式
升级会员 