数电课设数字秒表的设计仿真.docx

1、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 41、总体方框图 42、原理图 4如下图所示： 4五、各部分定性说明及定量计算 51、脉冲发生器（由 555 构成的多谐振荡器） 52、计数器（ 74LS90 ） 73、 七段发光二极管（LED）数码管 84、 BCD 码七段译码驱动器 CC4511 9六、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

2、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 / 593)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

3、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

4、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

5、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5K Q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1/3 Ucc.加在反相输入端，两者均由分压器取得。管脚 |知ND

6、IK l：T R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1/3Ucc , 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T

7、H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U Udd=3V18V .2、计数器（74LS90 ）引脚图和功能表:14| 门| 9| 制CPi NC “ Up GND Qu HJ 7LS90CPi Rod) RoO) HC Vtoc SslD Su(2)11 21 _31 4 5|

8、 6|_Tf输入输出功能清零置9时钟1Qd、Qc* Qb * Qa初（15、氏（2）备、CP、1 10 xx 0xx0 0 0 0清零0 Xx 01 1xx10 0 1置90 xx 00 xx 0J 1Qm俞出二进制计 数1 JQd QcQe 输出五进制计 数J QaQq Qc Qb Qa 输出8421BCD 码十进制计 数QdI 1OaQd Qc Qr 输出5421BCD 码十进制计 数11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

9、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 = 0000b） 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、七段发光二极管（LED ）数码管g共nsec r”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 CC45

10、11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。UrBI测试输入端，一-=“ o”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。

11、Vcc f s a b ode|169CC4511181 1Al A2 LT BI LB 話 AO CUDCC4511引脚排列CC4511逻辑功能表：输入输出LE阴ETA3A2A1A0abcdefg显示字形XX0XXXX11111118X01XXXX0000000p消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消

12、隐01110110000000r消隐101111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐:01111110000000消隐111XXXX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：+5vLELCC4511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74LS90374LS002CMOS-5V ,4511BP-5VCC451135551LEDLED3电阻5K Q3按钮开关2电容0.0

13、1uF1电容510p1电容4700p1直流稳压电源+5V1八、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