电子秒表设计报告.docx

1、电子秒表设计报告电子秒表设计报告1设计目的（ 1）2设计任务和要求（ 2 ）3设计的方案的选择和论证（ 3 ） 4 电路设计计算与分析（ 4 ）4.1模块总体方案设计 （ 4）4.1.1555 时钟块发生模设计（ 4 ）4.1.2输出及显示模块 （ 5）4.1.3控制电路设计 （ 6）4.2所需的元器件 （ 7）4.2.1555 定时器（ 7 ）4.2.2基本 RS触发器 （ 8）4.2.3译码器芯片 （ 8）5 总结及心得（ 9 ） 6 附录 （ 12）6.1元器件列表（ 12）6.2电路仿真图： （ 13） 7 参考文献 （ 14）1设计目的1学习数字电路中基本 RS触发器、单稳态触发器、

2、 时钟发生器及 计数器、译码器显示等单元电路的综合应用。2 熟悉 555 定时器的使用以及相关电路的设计， 巩固 RS触发器的 功能以及特性，熟悉 RS触发器的使用和设计。3学习电子秒表的调试方法。2设计任务和要求1 利用 555 定时器制作一个所需频率的时钟发生装置。2 利用 74LS248、74LS160和数码显示器接受 555 定时器输出的计 数脉冲，并显示出来。3 使用基本 RS触发器制作电子秒表的控制开关，实现开始计数， 停止并保持计数和清零重新开始计数的功能。3设计的方案的选择与论证整体设计布局框图如下图所示：图 3.1 整体设计布局框图根据要求使用 555 定时器产生时钟脉冲、使

3、用 74LS248、 74LS160和数码显示器、利用基本 RS触发器制作电子秒表的控制 开关。4电路设计计算与分析4.1模块总体方案设计4.1.1555 时钟块发生模设计利用 555 定时器实现多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能，通过调节电路中电阻电容值使多谐振荡器的输出信号 频率为 4kHz。根据公式，取 R1=7.215K ， R2=14.43K 可调电 阻， C=10nF 构成一个能产生频率为 4kHz的脉冲的多谐振荡器。图 4.1 555 时钟发生模块图 4.2 555 时钟脉冲波形4.1.2输出及显示模块利用 2 个 74LS160分别连接成十进制计数器，使用 74LS248

4、 将一路的 BCD码转换成七段码，并通过两个个数码显示器显示 0.1 9.9s 的秒表数值。其中将 555时钟电路输出的所需脉冲接 入第一个芯片的时钟输入端， 并将第一个芯片的四个对应输出接 入相应的数码显示器的相应端， 构成秒表的小数部分。第一个芯 片的进位输出端再接入第二个芯片的时钟输入端，同第一片芯 片，构成电子秒表的个位显示。图 4.3 输出及显示模块4.1.3控制电路设计利用基本 RS触发器生成控制电路： S 有效时，则 Q端输出 高电平，控制信号输出到分频电路，实现了“开始计数”；同时 Q非端输出的低电平使“清零并准备重新开始计数”无效； R 有 效时，则时钟信号被屏蔽，电子秒表保

5、持当前数值不变，同时允 许“清零并准备重新开始计数”信号输入。先由两个与非门构成 基本 RS触发器，再引入一对原反变量作为触发器 RS端的输入， 因为该设计中无需触发器保持状态， 这样始终有 RS=0，所以便成 功避免了出现不定状态情况。 在引入一个清零输入，同非 Q端与 一个与非门相连作为每个 74LS160清零端输入， 实现了在开始计4.2 所需元器件4.2.1 555 定时器其结构功能如图图 4.5 555 内部结构及引脚图表 4.1 555 功能真值表RSTTHRTRIOUTTD0XX0导通123VCC13VCC0导通113VCC不变不变123VCC23VCC13VCC1截止振荡电路是

6、数字秒表的核心部分，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率 R1 .R2 .C 决定了多谐振荡器的周期，即决定了 形成的方波的频率利用闭合回路中的负反馈作用可以产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡，只要负反馈作用足够强。为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻。4.2.2 基本 RS触发器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。4.2.3译码器芯片（ 74LS160、 74LS248）5总结及心得通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能 力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电 路原理和连接

7、图以及芯片上的选择。这个方案总共使用了 74LS160 两个，数码显示器两个， 555 定时器一个。在设计过程中，经常 会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得 通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时 间用去很多。我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由 于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运 用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计 过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的 使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂， 做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多 东西。比如一些芯片的功能

8、，平时看课本，这次看了，下次就 忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于 实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一 标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常 大的。经过几天的模拟操作，过程曲折可谓一语难尽。在此期间 我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最 后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就 是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活 永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义， 我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计 确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学

9、习中，很 少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团 队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合 默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上 这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我 想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不 免产生兴奋； 正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？ 我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人 认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生 活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有 什么必要失落呢？于是我

10、们决定沿着自己的路，执着的走下 去。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个 人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的 离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道 原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错 误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的 一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我 们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是 一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上 一个非常美好的回忆！通过这次课程设计使我懂得了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

11、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，这毕竟 第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过 程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够 深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设 计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终 于游逆而解。 同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表 示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次 表示忠心的感谢！此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思 考解决

12、问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都 受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质 量的完成项目。在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的 无私帮助！6附录6.1 元器件列表：表 6.1 元器件清单序号名称型号数量备注1蜂鸣器BUZZER15000HZ2555 定时器555 VIRTUALT imer13与非门74LS00D54与门7409N15非门7404N16DCB码显示器DCD HEX17七段码显示器SEVE SEG DECIMAL 18DCB-七段码译码器74LS248D19开关SPDT210电阻RESISTOR17.215K11114.43K12140013751014电感INDUCTOR10.2mH15电容CAP110nF16110nF6.2 电路仿真图：图 6.2 电路仿真图7参考文献1薛鹏骞 梁秀荣等编 .电子设计自动化技术实用教程 . 徐州： 中国矿业大学出版社， 2007.22朱小龙 梁秀荣主编 .电子技术课程设计指导 . 徐州:中国矿业 大学出版社， 2013.103阎石主编 . 数字电子技术基础 . 第五版 . 北京: 高等教育出版 社,2006.54郭海文主编 . 电工电子实验技术 . 徐州: 中国矿业大学出版社 社,2012.4