數字秒表課程設計報告

1、<p>　　數字秒表課程設計報告</p><p>　　姓名： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學號： </p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　目錄</

2、b></p><p>　　第一章、課程設計目的- 1 -</p><p>　　第二章、課程設計任務與要求- 2 -</p><p>　　第三章、總體方案概述- 3 -</p><p>　　第四章、電路總體框圖與原理概述- 4 -</p><p>　　4.1、觸發(fā)器及控制電路：- 4 -</p>

3、;<p>　　4.2、秒脈沖發(fā)生器：- 5 -</p><p>　　4.3、計數器：- 7 -</p><p>　　4.4、譯碼及顯示：- 8 -</p><p>　　第五章、電路圖設計、仿真及元器件清單- 10 -</p><p>　　第六章、電路的焊接- 12 -</p><p>　　第七章

4、、調試與分析- 13 -</p><p>　　7.1、電子秒表準確度的測試- 13 -</p><p>　　7.2、計數、譯碼、顯示單元的測試- 13 -</p><p>　　7.3、整體測試- 13 -</p><p>　　第八章、總結- 14 -</p><p>　　第九章、附圖：（實物）- 15 -&

5、lt;/p><p>　　第一章、課程設計目的</p><p>　　在學完了《數字電子技術基礎》課程的基本理論后，通過設計和制作簡單的電子電路以：</p><p>　　1、培養(yǎng)理論聯系實際的正確設計思想，訓練綜合運用已經學過的理論和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力</p><p>　　2、學習較復雜的電子系統(tǒng)設計的一般方法，提高基于模擬、

6、數字電路等知識解決電子信息方面常見實際問題的能力，由學生自行設計、自行制作和自行調試</p><p>　　3、進行基本技能訓練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運用的能力，掌握設計資料、手冊、標準和規(guī)范以及實驗設備進行調試和數據處理等</p><p>　　4、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力</p><p>　　第二章、課程設計任務與要求</p>

7、<p>　　自備元器件設計一個簡單的數字秒表，要求：</p><p>　　1、兩位數碼顯示，0-99秒的計時功能；</p><p>　　2、設計外部操作，控制秒表的停止和啟動；</p><p>　　3、計時器是99秒遞增計時，計時間隔為1秒；</p><p>　　4、要求百秒誤差不超過2秒。</p><p>

8、　　第三章、總體方案概述</p><p>　　利用555定時器構成的多諧振蕩器為電路提供脈沖源以驅動電路工作。利用集成與非門構成的基本RS觸發(fā)器（低電平直接觸發(fā)）實現電路的控制暫停與連續(xù)，用兩個七段LED數碼管顯示“秒表”，顯示時間為00-99秒，每個固定時間周期自動加一。計數器采用十六進制計數器74LS161接成十進制計數器，為譯碼器提供十種不同的四位二進制信號。譯碼器部分采用的是BCD碼譯碼器CD4511，用

9、于將十進制信號翻譯成七段數碼管的電平信號，完成顯示工作。</p><p>　　第四章、電路總體框圖與原理概述</p><p>　　數字秒表在邏輯功能上是由脈沖發(fā)生器、觸發(fā)器、計數器、譯碼器、顯示器及控制電路等六部分組成，其總體框圖如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 電路總框圖</p><p>　　4.1、觸發(fā)器及控制電路：<

10、;/p><p>　　觸發(fā)器是由集成與非門74LS00構成的基本RS觸發(fā)器，屬于低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，然后再配合兩個按鈕開關以實現系統(tǒng)的計數啟動、停止的控制功能。</p><p>　　集成與非門74LS00引腳圖：</p><p>　　圖4.2 74LS00引腳圖</p><p>　　集成與非門74LS00是四組雙輸入與非門集成芯片，可以用它來

11、組成基本RS觸發(fā)器以實現控制電路的分功能。</p><p>　　觸發(fā)器是數字系統(tǒng)中構成時序邏輯電路的基本單元，而基本RS觸發(fā)器是各種觸發(fā)器電路中結構形式最簡單的一種，同時它又是許多復雜電路結構觸發(fā)器的一個組成部分。用兩個與非門即可組成基本RS觸發(fā)器，其邏輯圖及真值表如下：</p><p>　　圖4.3 由雙與非門組成的基本SR觸發(fā)器</p><p>　　表4.1

12、 基本SR觸發(fā)器特性表</p><p>　　將基本RS觸發(fā)器與兩個動作開關結合即可以實現對系統(tǒng)計數的啟動和停止。</p><p>　　4.2、秒脈沖發(fā)生器：</p><p>　　該部分核心是利用555定時器構成的多諧振蕩器，其電路圖如下：</p><p>　　圖4.5 秒脈沖發(fā)生器的接線圖</p><p>　　秒脈沖

13、發(fā)生器由555定時器和外接元件R1、R2、C1構成多諧振蕩器，2腳和6腳相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號，直接利用電源通過R1、R2向C1充電，以及C1通過R2向放電端7放電，使電路產生振蕩。</p><p>　　輸出脈沖信號的周期：</p><p>　　T=0.7(R1+2R2)*C1</p><p>　　由圖中參數求得T為1.057

14、秒。</p><p>　　圖4.6 555的結構圖</p><p>　　555定時器的內部結構圖如上圖所示。其由3個阻值為5KΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標注的數字為管腳號。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復位端，輸入負脈沖（或

15、使其電壓低于0.7V）可使555定時器直接復位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V—18V范圍內使用。</p><p&g

16、t;　　555定時器工作時過程分析：5腳經0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。當VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導通，定時器輸出低電平。當VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時器輸

17、出狀態(tài)保持不來。當VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平。當VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平。</p><p><b>　　4.3、計數器：&l

18、t;/b></p><p>　　計數器采用74LS161的十進制接法來實現，共有兩個分別實現個位數和十位數的計數。</p><p>　　74LS161為同步可預置四位二進制加法計數器，其由四個D 觸發(fā)器和若干個門電路構成，具有計數、置數、保持、異步清零等功能。</p><p>　　圖4.7 74LS161的引腳圖</p><p>　　

19、表4.2 161的功能表</p><p>　　上圖是74LS161的引腳圖及功能表。該設計的電路連接圖為：</p><p>　　圖4.8 進位計數的連接圖</p><p>　　當第一個計數器計滿十個數時，通過一個與非門和一個非門將計數脈沖送到第二個計數器的CP端，這樣即可以實現0到99的加法與進位即計數功能。</p><p>　　4.4、

20、譯碼及顯示：</p><p>　　譯碼顯示電路由BCD碼譯碼器和七段LED共陰極數碼管構成。本設計選用CC4511和七段式共陰極數碼管構成譯碼顯示電路。</p><p>　　圖4.9 CD4511的引腳圖</p><p>　　表4.3 CD4511的工功能表</p><p>　　CC4511的引腳圖及功能表如上所示。其接受來自計數器161

21、的信號，通過“譯碼”功能結合數碼管將數字直觀地顯示出來。七段式共陰極數碼管引腳圖如下：</p><p>　　圖4.10 共陰極數碼管</p><p>　　第五章、電路圖設計、仿真及元器件清單</p><p>　　圖5.1 電路仿真圖</p><p>　　表5.1 元件清單</p><p><b>　　第

22、六章、電路的焊接</b></p><p>　　先用萬用表檢測元件參數是否符合要求，然后按照原理圖進行元件裝配，裝配完成后焊接該硬件。焊接時，以45度靠緊焊接面進行預熱，然后將焊錫絲同時伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處，當焊錫絲融化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤濕焊盤和組件腳，當焊點上的焊錫成圓錐形時既抽離焊錫絲。在焊錫完全融化后，移去烙鐵頭。如果焊點有連焊，應將焊錫線與烙鐵頭一起接觸在連焊的焊點

23、之間，待焊錫絲與助焊劑一起溶化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側放著向下移走，吸去多余的焊錫。焊點的標準是：焊點成錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。另外，焊好的整版應簡潔干凈整齊，背面用線盡量短而少且保證無虛焊點，無短路情況發(fā)生。</p><p><b>　　第七章、調試與分析</b></p><p>　　7.1、電子秒表準確度的測試</p><

24、;p>　　用示波器觀察輸出電壓波形并利用電子鐘或手表的計時對數字秒表進行校準。這里補充說明一點：實際的電路中R2是由一個20KΩ的電阻和一個100KΩ的電位器組成，利用周期計算公式：T=0.7（R1+2R2）*C1，調節(jié)電位器阻值即可實現對秒表的校準調節(jié)。</p><p>　　7.2、計數、譯碼、顯示單元的測試</p><p>　　測量計數器功能和分頻器功能，看輸出頻率是否為10倍關

25、系，各段測量顯示管的功能是否正常。</p><p><b>　　7.3、整體測試</b></p><p>　　接通電源后，按不同的開關測試該秒表是否能正常啟動、停止。</p><p><b>　　第八章、總結</b></p><p>　　通過本次課程設計,我明白了一個道理：無論做什么事情,都必需養(yǎng)成

26、嚴謹,認真,善思的工作作風。該設計由于采用的是數字電路來實現的,所以電路較復雜,但是容易理解。每一部分我都能理解并且能有多種設計方法。</p><p>　　通過這次課程設計,我掌握了操作仿真軟件的一系列步驟,如元件的運用、搜索及排布，連線的技巧及整體電路圖的布局等。</p><p>　　通過對元器件的用途以及它們的參數、性能的了解，我產生了濃厚的學習興趣。</p><p

27、>　　另外在本次課程設計中，實物設計部分，需要焊接的地方較多，排布比較緊密，焊接不到位、排布不合理對在設計的實現過程中發(fā)現問題加大了難度，所以這次實踐不僅加強了我的動手能力，而且加強了我將書本上的知識轉化成實際應用的能力，更近一步了解了此類芯片在實際中的應用及會出現的各種問題。</p><p>　　而且通過這次設計讓我們更清楚的學習到了數字邏輯帶電路中的知識，理論知識終究不是實踐能力，在實踐面前一系列的問題

28、會突發(fā)出現，但是沒有扎實的理論知識，實踐能力又無從存在，二者可謂缺一不可。這次設計對自己以后將理論知識應用在工作中提供了良好的鍛煉以及提高創(chuàng)新和發(fā)現解決問題的能力，相信以后類似這樣的課程設計我會做得更好。同時，也明顯提高了我理論和實踐相結合的能力，增加了把理論用于實踐的興趣，同時也提高了我分析問題和解決問題的能力。沒有最好，只有更好。我相信通過這一次的畢業(yè)設計之后，我以后會更加努力，用嚴謹的科學態(tài)度去面對一切?？朔щy，戰(zhàn)勝自我，超越自

29、我。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 康華光.《電子技術基礎》.出版地：北京高等教育出版社，2005，146108</p><p>　　2 艾永樂.《數字電子技術基礎》.出版地：中國電力出版社，2010，151945</p><p>　　第九章、附圖：（實物）</p>