电子秒表的设计.docx

1、电子秒表的设计一、设计要求二、设计的目的与作用三、设计的具体体现1.电子秒表的基本组成2.电子秒表的工作原理3.电子秒表的原理图4单元电路设计5.设计仿真与PCB制版12四、心得体会17五、附录18/弋、参考文献20一、设计要求1.以秒为最小单位进行显示。2.秒表可显示59:59:99秒的量程。3.该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。二、设计方案方案一：通过单片机来实现电子秒表基于51单片机电子秒表，设计简单，而且技术准确，缺点是价格相比于数字电路实现的秒表技术要昂贵。方案二：采用数字电路来实现秒表计数，优点是价格便宜，计数精确，反应较快，缺点是，电路芯片较多，设计电路复杂。经过比较选择了

2、较为经济适用的数字电路。二、设计的目的与作用1培养我们运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高专业基本技能、创新能力。通过课程设计，学习到设计写作方法，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。2.熟悉555方波振荡器的应用。3熟悉计数器的级联及计数、译码.显示电路的整体配合。4.建立分频的基本概念。三、设计的具体体现1.电子秒表的基本组成电子秒表电路的基本组成框图如图所示，它主要由基本RS触发器.多谐振荡器.计数器和数码显示器4个部分组成。电子秒表电路的基本组成（方框图）如下:皮。第1块计数器作5分频使用，将555输來的50Hz的脉冲变为秒的计数脉

3、冲，在输出端Qd取得，作 为第2块计数器的始终输入，第2、第3块计数器QA与CP2相连，都已接成8421 码十进制计数电路，第4块接成六进制形式，其输出端与译码显示器的相应输入 端连接，可显示00:00： 0059:59:99s3.电子秒表的原理图图(2)原理图4单元电路设计(1)由NE555P组成的多谐振荡器(多谐振荡器)ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时斥脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列 直插8脚封装，另一种是sQp-8小型(smd)封装形

4、式。其他hal7555、lm555rca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻两个二极管组成了比较器.RS触发器等多组单元电路特别是由三只精度较 高5k电阻构成了一个电阻分压器为上下比较器提供基准电压所以称之为555。555内部结构及引脚如下图所示:图(3) 555内部结构及引脚图(A)、555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下:RSTTHRTRIOUTTD0XX0导通123VCC13VCC0导通113VCC不变不变123VCC23VCC R1 *： 3Kri -uccAns *7 4ALpOOH ； SV：?$：

5、 c 7 4JlLoOH SO用集成与非门构成基本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。它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出作为与非门的输入控 制信号。按动按钮开关J1 （接地儿则门1输出=1;门2输出Q=0, J1复位后Q、状态保持不变。再按动按钮开关J2,则Q由0变为1,门5开启，为计数器启动作好准备。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.（3）单稳态触发器图（6）单稳态触发器电路用集成与非门构成的微分型单稳态触发器。单稳态触发器的输入触发负脉冲 信号Vi由基本RS触发器端提供，输出负脉冲

6、V。通过非门加到计数器的清除端Ro静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于们的关门电阻汕（“定时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可 以省去输入微分电路的Rp和Cpo单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。（4）计数及译码显示（A） 741160（计数器）简介 74LS160是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能 它的引脚功能如下:图(7) 74LS160引脚图功能表如下：当清零端CR= “0”，计数器输出Q3、Q2. QK Q0立即为全“0” ,这个时候为异步

7、复位功能。当CR= “1”且LD二“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3. Q2s Q1、Q0的状态分別与并行数据输入端D3, D2, DbDO的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR二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=QO Q1 Q2 Q3 - CET o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。（B）十进制加法计数器74LS160与译码显示器构成电子秒表的计数单元图（8）电子表秒计数单元电路5.设计仿真与PCB制版 1、将各部分电路在

8、MULTISIM11中连接并进行仿真（1）时钟发生器的仿真用示波器观察输出电压波形并测量其频率，调节滑动变阻器，使输出lOOHz矩形 波。仿真结果如下:图（9）多谐振荡器信号波形图（2）与非门基本RS触发器的仿真用示波器观察基本RS触发器的波形图如下（先闭合J1后再打开J1,再闭合J2 后再打开）。仿真结果如下:图（10） RS触发器仿真图（3）单稳态触发器的仿真将启停电路单元的按钮按下，则此电路输出一个有效信号（负脉冲人但持续时间很短。仿真结果如下:图（11）单稳态触发器波形（4）计数电路的仿真仿真结果如下:图（12）计数单元的仿真2.电子秒表的整体测试各单元电路测试正常后，按总图把儿个单元

9、电路连接起来，进行电子秒表的总体仿真。仿真结果如下:图（13）电子秒表总体仿真图版电路电路制作在MULTISIM11画好电路图，仿真成功以后，设置个原件封装，直接导出网络表。在protell99se中导入生成的网络表截图可见电子秒表网络表(2) PCB制版PCB制版图四心得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。综合我们上 一个学期的数字电子技术基础课，我们已经对数字电子技术有一定的了解，主要 是我们熟悉了 protell99se软件和multisimll两个软件。加上之前学过的电路课和模拟电子技术基础课，我们可以独立完成电路CAD基础课程设计了。不过，在课设当中还是遇到许

10、多不懂的问题，都积极向老师同学请教，基本 都攻克了难题。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。课设过程中遇到的问题:1、在绘制电路图的过程中对数电中学习过的555芯片不是很熟悉，通过上网查找，发现555产生方波的参数方程为T二，这是一个很关键的方程，调节RC可以 改变方波周期，使我能够顺利的得到100HZ的方波。2、在生成网络表后，在protel99se中导入网络表，产生许多问题，例如: multisim中的封装名跟protel中的不一样，或者是封装原件没有，最关键的问题是在pcb板上有好儿个741S160,考虑怎么能减少，将各个与非门合并到一个741S160中，

11、进过向老师请教，修改了原来的电路原理图，找到了解决办法，从新生成网络表，在pcb中减少了 4个741S160.感觉原件减少了许多。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乂能发散大家的思维。总之，通过这次练习我有了很多收获。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力。五附录元器件清单:字号名称型号数量备注1计数器74LS9042555定时器LM555CN13与非门74ALS00M54或非门4001BP15反相器4009BCP16与门74ALS08M17或门74ALS32M18开关SPST29电阻RESISTOR23KQ1011KQ112470 Q121100KO13POTENTIOMET E1100KO14七段译码显示器DCD-HEX415发光二极管LED116电容CAP1SlOpF17电容CAP1181lOOnF191lOnF六.参考文献