电子秒表课程设计报告范本

12020年4月19日电子秒表课程设计报告文档仅供参考22020年4月19日电子秒表课程设计报告目录一、设计要求…………………………………………………2二、设计的目的与作用………………………………………2三、设计的具体体现………………………………………21.电子秒表的基本组成………………………………32.电子秒表的工作原理…………………………………33.电子秒表的原理图……………………………………44.单元电路设计…………………………………………45.设计仿真与PCB制版…………………………………12文档仅供参考32020年4月19日四、心得体会…………………………………………………17五、附录………………………………………………………18六、参考文献…………………………………………………20一、设计要求1.以0.1秒为最小单位进行显示。2.秒表可显示0.1～60秒的量程。3.该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。二、设计的目的与作用文档仅供参考42020年4月19日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。经过课程设计，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、正确地表示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：基本RS触发器多谐振荡器单稳态触发器计数器译码显示器文档仅供参考52020年4月19日图（1）电子秒表基本组成方框图2.电子秒表的工作原理由555定时器构成多谐振荡器，用来产生50Hz的矩形波。第Ⅰ块计数器作5分频使用，将555输来的50Hz的脉冲变为0.1秒的计数脉冲，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0.1-0.9s,1-9s,10-60s.3.电子秒表的原理图文档仅供参考62020年4月19日图（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，给其它的电路提供时序脉冲。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sop-8小型（smd）封装形式。其它ha17555、文档仅供参考72020年4月19日lm555、ca555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.因此称之为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时钟电路能够构成多谐振荡器，真值表如下：文档仅供参考82020年4月19日RSTTHRTRIOUTTD0XX0导通12\3VCC1\3VCC0导通12\3VCC1\3VCC不变不变12\3VCC1\3VCC1截止12\3VCC1\3VCC1截止表（1）555功能真值表注明：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。(B)时钟信号产生电路文档仅供参考92020年4月19日图（4）555组成的多谐振荡器NE555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。利用闭合回路的反馈作用能够产生自激振荡。TTL电路延迟时间短，难以控制频率。电路接入RC回路有助于获得较低的振荡频率，由于门电路的作用时间极短，TTL电路自有几十纳秒，因此想获得稍低一些的振荡频率式很困难的，而且频率不易调节。在电路中接入RC电路能够有助于获得较低的振荡频率，而且经过改变R，C的数值能够很容易实现对频率的调节。振荡电路是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文档仅供参考102020年4月19日路中的负反馈作用能够产生自激振荡，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，其中电容为0.01uf和0.1uf，电阻为100K欧姆。（2）基本RS触发器图（5）RS触发器电路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。文档仅供参考112020年4月19日按动按钮开关J1（接地），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Vo经过非门加到计数器的清除文档仅供参考122020年4月19日端R。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Roff。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，能够省去输入微分电路的Rp和Cp。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）74LS90(计数器)简介74LS90是一种较为典型的异步十进制计数器。它由1个一位二进制和1个异步五进制计数器组成。如果计数脉冲由CP1端输入，输出由QA端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲CP2端输入，输出由QA～QD端引出即得五进制计数器；如果将QA与CP2相连，计数脉冲由CP1输入，输出由QA～QD引出，即得8421码十进制计数器。因此，又称此电路为二——五——十进制计数器。它的引脚功能如下：文档仅供参考132020年4月19日图（7）74LS90引脚图功能表如下：输入输出功能清0置9时钟QDQCQBQAR0(1)R0(2)S9(1)S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00××0↓1QA输出二进制计数1QDQCQB输五进文档仅供参考142020年4月19日↓出制计数↓QAQDQCQBQA输出8421BCD码十进制计数QD↓QAQDQCQB输出5421BCD码十进制计数11不变保持表（2）74LS90功能表(1)异步清0只要S9（1）×S9（2）=0，R0（1）=R0（2）=1，就可使QAQBQCQD=0000，即异步清0(2)异步置9只要S9（1）=S9（2）=1，RO(1)×RO(2)=0,就可实现置9功能。（B）二—五—十进制加法计数器74LS90与译码显示器构成电子秒表的计数单元文档仅供参考152020年4月19日图（8）电子表秒计数单元电路其中计数器1接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端QD取得周期为0.1S的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。计数器2及计数器3接成8421码十进制形式，计数器4用异步清零方式接成六进制形式，其输出端与实验装置上译码显示的相应输入端连接,可显示0.1-60S.5.设计仿真与PCB制版1.、将各部分电路在MULTISIM10中连接并进行仿真（1）时钟发生器的仿真文档仅供参考162020年4月19日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50Hz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：文档仅供参考172020年4月19日图（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），但持续时间很短。仿真结果如下：文档仅供参考182020年4月19日图（11）单稳态触发器波形（4）计数电路的仿真计数器1接成五进制形式，计数器2、3接成十进制形式，计数器4接成六进制形式，接入50Hz信号源进行仿真并观察其显示功能。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，按总图把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体仿真。仿真结果如下：文档仅供参考192020年4月19日图（13）电子秒表总体仿真图3.PCB版电路电路制作(1)原理图的绘制如下：文档仅供参考202020年4月19日图（14）Protel原理图（2）PCB制版文档仅供参考212020年4月19日图（15）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。在我们上了一个学期的数字电子技术基础课后，我们已经对数字电子技术有一定的了解，加上之前学过的电路课和模拟电子技术基础课，我们能够独立完成数字电子技术基础课程设计了，不过当中还是遇到许多不懂的问题。经过这次自己动手的课程设计，我学会了设计数字电子电路的一般方法，还文档仅供参考222020年4月19日进一步熟悉数字电子器件的使用。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，这样能够在学到东西的同时又能发散大家的思维。总之，经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：文档仅供参考232020年4月19日序号名称型号数量备注1计数器74LS904——2555定时器LM555CN1——3与非门74ALS00M5——4或非门4001BP1——5反相器4009BCP1——6与门74ALS08M1——7或门74ALS32M1——8开关SPST2——9电阻RESISTOR23KΩ1011KΩ112470Ω121100KΩ13POTENTIOMETE1100KΩ14七段译码显示器DCD-HEX4——15发光二极LED1——文档仅供参考242020年4月19日管16电容电容CAPCAP1510pF1714.7nF181100nF19110nF六.参考文献阎石《数字电子技术基础第五版》：高等教育出版社，1998郭海文《电气实验技术》：中国矿业大学出版社，