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1、 1 长安大学电子技术课程设计电子技术电子技术课程设计报告课程设计报告题 目 数字式秒表 学院（部） 电控学院 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师（签字） 2 长安大学电子技术课程设计前前 言言数字式秒表是一种常用的计时工具，以其价格低廉、走时准确、使用方便、功能多而广泛用于体育比赛中，下文介绍了如何利用中小规模集成电路和半导体器件进行数字式秒表的设计。本设计中数字秒表的最大计时是 99 分59.99 秒，也就是说分辨率是 0.01 秒，最后计数结果用数码管显示，需要实现清零、启动计时、暂停计时、继续计时等功能。当计时停止的时候，由开关给出一个清零信号，使得所有显示管全部清零在本次实验
2、中由六片 74LS160 构成两个 100 进制计数器和一个 60 进制计数器来实现秒表的计数功能。由于需要比较稳定的信号，我们用 555 定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器产生 100HZ 的信号，用六个数码管显示计时，最后在电路中加入了两个控制开关一个控制电路的启动和暂停；另一个控制电路的清零。3 长安大学电子技术课程设计目录题目 摘要 关键词 设计要求.4 第一章 系统概述.5 第二章 单元电路与分析.6 2.1 秒信号发生器.6 2.1.1 555 定时器的功能.6 2.1.2 555 构成的多谐振荡器.7 2.1.3 多谐振荡器的仿真图.8 2.2 消抖电路.9 2 .3 分、秒、毫
3、秒计数器电路设计 .9 2.3.1 选择计数器的方案 .9 2.3.2 74LS160 计数器的功能介绍 .102.3.3 计数器最终连线图 .112.4 译码部分 .122.4.1 译码器的基本原理 .122.4.2 方案的提出 .122.4.3 方案对比与选择 132.4.4 74LS48 的功能介绍 132.5 数码管 .152.5.1 七段数码管工作原理 .152.5.2 七段数码管内部结构介绍 .162.5.3 显示器匹配电路图 162.5.4 译码器与数码管匹配电路的仿真图 17 第三章 系统综述、总体电路图 183.1 总电路图 .17 第四章 结束语 .184.1 总结语 19
4、4.2 故障分析 .19参考文献 20元器件明细表 .20鸣谢 .21收获与体会 .21评语 .234 长安大学电子技术课程设计数字式秒表摘要摘要： 数字式秒表是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，无机械装置，具有较长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字式秒表从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。本次实验所做数字式秒表由信号发生系统和计时系统构成。由于需要比较稳定的信号，所以信号发生系统 555 定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器构成，信号频率为 100HZ。计时系统由计数器、译码器、显示器组成。计数器由 74 LS160 构成，由十进制计数器组成了一百进
5、制和六十进制计数器，采用异步进位方式。译码器由 74LS48 构成，显示器由数码管构成。具体过程为：由晶体震荡器产生 100HZ 脉冲信号，传入计数系统，先进入计数器，然后传入译码器，将 4 位信号转化为数码管可显示的 7 位信号，结果以“分”、“秒”、“10 毫秒”依次在数码管显示出来。该秒表最大计时值为 99 分 59.99 秒，“分”和“10 毫秒”为一百进制计数器组成，“秒”为六十进制计数器组成。 关键词关键词：计时 精度 计数器 显示器 设计要求设计要求：1秒表最大计时值为 99 分 59.99 秒；26 位数码管显示，分辨率为 0.01 秒；3具有清零、启动计时、暂停及继续计数等控
6、制功能；4控制操作键不超过二个。5 长安大学电子技术课程设计第一章第一章 系统概述系统概述所为数字式秒表，所以必须有一个数字显示。按设计要求，须用七段数码管来做显示器。题目要求最大记数值为 99，59，99，那则需要六个数码管。要求计数分辨率为 0.01 秒，那么我们需要相应频率的信号发生器。选择信号发生器时，有两种方案：一种是用晶体震荡器，另一种方案是采用集成电路555 定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。其核心部分使用六个 74160 计数器采用串联方式构成，这种连接方式简单，使用元器件数量少。由于 555 定时器的比较器灵敏度较高，输出驱动电流大，功能灵活，再加上电路结构简单，计算比较方
7、便，所以 CP 脉冲是由 555多谐振荡器产生的。数字式秒表实际上是一个频率（100HZ）进行计数的计数电路。由于数字式秒表计数的需要，故需要在电路上加一个控制电路，该控制电路清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能，同时 100HZ 的时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。数字电子钟的总体图如图所示。由图可见，数字电子钟由以下几部分组成：555振荡器和防抖开关；秒表控制开关；一百进制秒、分计数器、六十进制秒计数器；以及秒、分的译码显示部分等串电阻串电阻串电阻6 长安大学电子技术课程设计图 1-1 原理流程图第二章第二章 单元电路设计与分析单元电路设计与分析2.12.
8、1 秒信号发生器秒信号发生器2.1.12.1.1 555555 定时器的功能定时器的功能555 定时器组成及工作原理如下：图 2-1-1 555 定时器电路结构图如图 2 是 555 定时器电路结构的简化原理图和引脚标识。由电路原理图可见，该集成电路由下述几部分组成：串联电阻分压电路、电压比较器 C1 和 C2、基本 RS 触发器、放电三极管 T 以及缓冲器 G 组成。（注释：编号 555 的内涵是因该集成电路的基准电压是由三个 5k 电阻分压组成）定时器的功能主要取决于比较器，比较器 C1 和 C2 的输出控制着 RS 触发器和放电三极管 T 的状态，RD为复位端。当 RD=0 时，输出 U
9、0=0,T 管饱和导通。此时其他输入端状态对电路清零 0 状态无影响。正常工作时，应将 RD接高电平。当控制电压输入端 5 脚悬空时，比较器 C1、C2 的基准电压分别是 2Ucc/3 和 Ucc/3。如果 5 脚 Uic 外接固定电压，则比较器 C1、C2 的基准电压为 Uic 和 Uic/2。 由图 1 中可知，若 5 脚悬空，当Ui6Ucc/3 时，比较器 C1和 C2 输出均为高电平， 即 R=1, S=1.。RS 触发器维持原状态， 使 Uo 输出保持不变。7 长安大学电子技术课程设计当 Ui62Ucc/3，Ui2Ucc/3 时，比较器 C1 输出低电平，比较器 C2 输出高电平，即
10、R=0，S=1，基本 RS 触发器置 0，放电三极管 T 导通，输出 Uo=0。当 Ui62Ucc/3，Ui22Ucc/3Ucc/30导通1Ucc/3不变不变1m 时,称为部分译码。2.4.22.4.2 方案的提出方案的提出方案一：利用方案一：利用 74477447 七段显示译码器七段显示译码器7447 七段显示译码器输出为低电平有效，用以驱动共阳极数码管。逻辑符号见图9，其功能表见表 2。7447 有 4 个 BCD 码输入端 A、B、C 和 D，其中 D 为最高有效位，A为最低有效位，它们分别与输出端口中的 4 位相连。7447 的 7 个输出引脚 ag 直接与 LED 的相应引脚相连。当
11、灭灯输入/动态灭灯输出（BI/RBO）开路或为高电平而试灯输入为低电平，则所有输出端都为 1。BI/RBO 是线与逻辑，作灭灯输入（BI）或动态灭灯（RBO）之用，或者兼为二者之用。13 长安大学电子技术课程设计图 2-4-1.7447 显示译码器1.要求 015 时，灭灯输入（BI）必须开路或保持高电平，如果不要灭十进制数零，则动态灭灯输入（RBI）必须开路或为高电平。2.将一低电平直接输入 BI 端，则不管其他输入为何电平，所有的输出端均输出为低电平。3.当动态灭灯输入（RBI）和 A,B,C,D 输入为低电平而试灯输入为高电平时，所有各段输出都为 0，并且动态灭灯输出（RBO）为低电平（响应条件） 。4.当灭灯输入/动态灭灯输出（BI/RBO）开路或为高电平而试灯输入为低电平，则所有输出端都为 1。方案二：
