数字秒表课程设计报告

电子课程设计1《电子技术》课程设计题目：数字秒表设计专业：电气工程系班级：本电气自动化126姓名：黎梓浩学号：11指导老师：钟立华小组成员：曾志辉麦照文黎梓浩成绩：电子课程设计2目录摘要，关键词，引言3一．设计目的3二．设计总体框图4三．设计原理及说明4四．单元电路设计5五．器件选择9六．设计电路图9七．安装与调试9八．设计心得与体会10九．参考文献11十．附录（实物图、原理图）12电子课程设计3摘要：本文的数字秒表设计是利用数字电路，实现时、分、秒计时功能的装置。具有较长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。关键词：计时精确计数器显示器74LS160引言：在科技高度发展的今天，集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活中已逐渐崭露头角，大多数电子产品多是有计算机电路组成，如：手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高，尤其是一些科学实验，他们对时间精确度达到了几纳秒级别。一．设计目的1.了解数字秒表的主体电路的组成及工作原理；2.熟悉集成电路及有关电子原件的使用；3.学习和掌握数字电路中的时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用；4.掌握电子电路一般设计方法和设计流程；5.掌握protel等绘图软件的使用。电子课程设计4二．设计总体框图三．设计原理及说明数字秒表具有操作方便、使用简单、计数精准等使用优点，在日常生活中的到了广泛认可和使用。数字秒表的设计属于中规模集成芯片设计。本设计中CP脉冲采用555多谐振荡方波脉冲，频率为100Hz。如果需要更精确的计数条件，可以选择石英晶振输入。主计时电路采用3片74LS160构成的同步清零计数器，毫秒计数级为100进制，即毫秒计数100次向上进1，依此类推，秒计数为60进制。输出为3片7448芯片匹配3枚共阴极数码管。其中最小计时精度为0.01S（即10mS），能满足一般的计时场合使用。最大计时时长为59秒9，超过1分钟重新从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的高状态，计数器被强制清零），由双向开关控制，在任意时间可以使用（不管暂停与否）。信号源控制电路计数电路译码电路显示电路电子课程设计5四．单元电路设计1.555定时器555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它能方便的构成施密特触发器、单稳态触器和多谐振荡器。它的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，输出驱动电流大约为200mA，因而它的输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。由于使用灵活方便，所以它在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域得到广泛的应用。实验所需信号时频率为100Hz的信号，周期为0.01s的信号源。555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下：RSTTHRTRIOUTTD0XX0导通12/3VCC1/3VCC0导通12/3VCC1/3VCC不变不变12/3VCC1/3VCC1截止12/3VCC1/3VCC1截止注明：6脚为THR，触发器输入端，低电平有效。2脚为TRI，阀值输入端，高电平有效。4脚为RST，总复位端，低电平有效。7脚为DIS，放电端。5脚为CON，控制端。1脚接地，8脚接电源。3脚为输出端。TD为内部三极管。2.十进制BCD码计数器74LS160计数器是数字系统中使用最多的时序电路。它是由触发器和控制门组成。它不仅可以用来计数，还可以用于数字系统的定时、分频执行数字运算等。计数器的种类繁多，分类方法也有多种。按计数器中的触发器翻转次序可分电子课程设计6为异步和同步计数器；按计数器的编码方法分为二进制、十进制和其它进制计数器；按计数过程中的数字增减分为加法与减法计数器。本次课设所用的74LS160就是同步置数、异步清零的。因为74LS160兼有异步清零和同步置数功能，所以置零法和置数发均可采用。74LS160的管脚图及功能表如下：74LS160为异步清零计数器，即RD端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为“0”，功能表第一行。74LS160具有同步预置功能，在端无效时，端输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA,即所谓“同步”预置功能（第二行）。RD和LD都无效，ET或EP任意一个为低电平，计数器处于保持功能，即输出状态不变。只有4个控制输入都为高电平，计数器实现模10加法计数。=1001时，RCO=1。0X10111111XXXXX0XXX0X11XXXXDCBAXXXXXXXXXXXX0000DCBA保持保持计数电子课程设计73.74LS48译码显示器本设计中选用的74LS48是BCD码七段译码器兼驱动器，输出端（Ya－Yg）为高电效，可驱动共阴极LED显示器。74LS48引脚图7448功能表十进制数或功能输入LTRBIDCBABI/RBO输出abcdefg备注0HH0000H111111011HX0001H01100002HX0010H11011013HX0011H11110014HX0100H01100115HX0101H10110116HX0110H00111117HX0111H11100008HX1000H11111119HX1001H1100011BIXXXXXXL00000002RBIHL0000L000000003LTLXXXXXH11111114电子课程设计84.七段数码管（共阴）显示器采用七段发光二极管显示器，它可直接显示出译码器输出的十进制数。七段发光显示器有共阳和共阴两种接法。与74LS48译码器配套的显示器为共阴型。七段显示器的外引线排列图和7段数码管结构分别如图。数码显示与发光段之间的对应关系如下表所示。BCD数码管显示数码发光管BCD码显示数码发光管00000abcdef01015acdfg00011bc01106cdefg00102abdeg01117abc00113abcdg10008abcdefg01004bcfg10019abcfg七段数码管内部结构介绍(共阴):七段数码管内部由发光二极管构成。在发光二极管两端加上适当的电压时，就会发光。电子课程设计9五．器件选择74LS1603片74LS483片七段管3片1k欧电阻28个双向开关9个555定时器1个导线若干六．设计电路图七．安装与调试故障1：脉冲发生器（晶体振荡器构成的多谐振荡器）没法实现0.01s的脉冲信号。电子课程设计10排除方法：适当的选取定值电阻、电容的大小、检查线路是否接线正确。故障2：数码管不显示排除方法：检查LED数码管接入是否错误，检查接入保护电阻是否正确检查译码器和计数器是否连接正确。故障3：数码管显示后，分进位显示错误，无法正常进位排除方法：检查各个进位线路是否正常连接，六十进制是否正常。故障4：不能正常分频排除方法：检查74LS160做分频器是的引脚是否正确。故障5：数码管显示乱码。排除方法：对计数器正确接线，调整数码管的阴阳极接线（按共阴极接线方法接线）。故障6：八段器的LED数码管的小数点无法显示。排除方法：此次设计选择的数码管是共阴极的。在小数点对应的管脚与电源之间接一个10欧姆的电阻。八．设计心得与体会历时两周的课程设计终于结束了，这给我带来很多感受和体会。在自己动手设计实物时，我才体会到要有一定的知识基础和一些辅助的课外知识，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。我们在设计总电路结构和各个单元电路的连接上花费了大量时间。动手过程中，我深刻的体会到在设计过程中，要考虑到各个元器件的功能和特性，要翻阅大量资料，参考别人电子课程设计11的经验，只有这样才能把自己的电路设计的成功。通过这次对数字式秒表的设计与制作，令我逐渐了解并明白设计电路的程序，也让我了解了关于数字秒表的设计结构和原理，更进一步地熟悉了芯片的结构、管脚图、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。而且这些知识是对我们大学生来说十分宝贵的实践经验，是无法在课堂上获得的，是现今社会最重视的同时也是我们最需要提高的部分。在设计电路中完成电路图只是完成了设计的一小部分，更加困难的是对电路的验证和纠错，在这过程中我接触到了很多未接触过的检查方法和思想。接线的时候一定要细心，不要接错，同时也要学会如何判别芯片的功能，要是芯片不具备要求的功能，或者，不匹配，即使接线再正确也出不来结果。最后总结一下，通过这次课程设计学习，我感觉电子设计不是一件简单易行的事情，是有很大学问的。通过芯片的使用，和或复杂或简单的接线方法，不同的变量，一样的实现思路。然后，这次课程设计令我对电路设计都有了更加深入的了解，在平时的理论学习中遇到的问题都大概解决了，提高了我的对问题的思考能力和想象能力还有对问题的分析能力，培养了我对学习的兴趣，为以后的学习打下了好的开端，我受益匪浅。同时，让我明白：电子设计是说简单不简单说难不难的一门课程，而我们只有通过自己动手实际操作才会有深刻理解，所以在这里感谢课设指导老师的指导和帮助过我的同学们。九．参考文献1余孟尝.数字电子技术基础简明教程高等教育出版社2.康华光.电子技术基础：数字部分第4版.高等教育出版社3网上资料电子课程设计12附录：（实物图、原理图）