電子秒表課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　——電子秒表</b></p><p><b>　　學(xué)院：</b></p><p><b>　　專業(yè)、班級:</b></p><p><b>　　姓名：</b

2、></p><p><b>　　學(xué)號：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p>　　2011年12月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求―――――――――――――

3、―－</p><p>　　二．總體框圖――――――――――――――――――</p><p>　　三．選擇器件――――――――――――――――――</p><p>　　四．功能模塊――――――――――――――――――</p><p>　　五．總體設(shè)計(jì)電路――――――――――――――― </p><p>　　六．設(shè)計(jì)心得

4、體會―――――――――――――――― </p><p>　　電子秒表電路 </p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 </p><p>　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個電子秒表，計(jì)時部分由0.1s位，s位，s十位計(jì)

5、數(shù)器組成</p><p>　　1、秒表最大計(jì)時值為59.9秒；</p><p>　　2、3位數(shù)碼管顯示，分辨率為0.1秒；</p><p>　　3、具有清零、啟動計(jì)時、暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能</p><p><b>　　總體框圖</b></p><p>　　由上圖數(shù)字式秒表電路的結(jié)構(gòu)框圖可知，整

6、個電路由方波信號發(fā)生器，分頻電路，計(jì)數(shù)顯示電路，啟停電路與清零電路，五部分組成。設(shè)計(jì)時，計(jì)數(shù)顯示電路組成時間顯示電路，鍵控部分由于控制各部分電路，故在單元電路設(shè)計(jì)分析時省去。故該電路可以分為脈沖信號發(fā)生器、分頻電路、計(jì)數(shù)器電路、時間顯示電路、控制電路五大單元電路</p><p>　　選擇器件（主要：555定時器﹑74LS90）</p><p><b>　　1、555定時器<

7、/b></p><p>　　555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。</p><p>　　555 時基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。LM555/LM555C 系列屬

8、于雙極型。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動電流達(dá) 200mA。而另一種 CMOS 型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率要小得多，輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。</p><p>　　雙極型定時器CB555是由比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成</p><p><b>　　555管腳圖</b>

9、;</p><p>　　555引腳圖介紹如下1地( GND )2觸發(fā) (TR),是下比較器的輸入3輸出 (OUT),有0和1兩種狀態(tài),它的狀態(tài)由輸入所加的電平?jīng)Q定4復(fù)位 (R),叫上低電平(<0.3V)時可使輸出端為低電平5控制電壓 (CV),可以用來改變上下觸發(fā)電平值6門限(閾值） (TH),是上比較器的輸入7放電 (DIS),是內(nèi)部放電管的輸出,它有懸空和接地兩種狀態(tài),也是由輸端 的狀態(tài)

10、決定8電源電(VCC)</p><p>　　555定時器的內(nèi)部邏輯電路如下圖所示：</p><p>　　圖5 、555內(nèi)部原理圖</p><p>　　上圖中TR為低觸發(fā)端，TH為高觸發(fā)端，Rd為清零端，CO為控制電壓端，D是放電端，OUT是輸出端， Vcc是電源端。</p><p><b>　　2．功能表</b><

11、;/p><p>　　高電平觸發(fā)輸入端TH大于高閾值電壓，低電平觸發(fā)輸入端/TR大于低閾值電壓時，TH有效，輸出為低電平；高電平觸發(fā)輸入端TH小于高閾值電壓，低電平觸發(fā)輸入端/TR大于低閾值電壓時，二者均無效，輸出為保持；高電平觸發(fā)輸入端TH小于高閾值電壓，低電平觸發(fā)輸入端/TR小于低閾值電壓時，TH有效，輸出為高電平。</p><p><b>　　2、74LS90</b>

12、</p><p><b>　　引腳圖</b></p><p>　　表1 74LS90功能表</p><p><b>　　功能模塊</b></p><p>　　1﹑脈沖信號發(fā)生器電路</p><p>　　1、振蕩器電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　振蕩

13、器是數(shù)字秒表的核心。振蕩的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字式秒表的精確度，一般來說振蕩器的頻率越高，計(jì)時精度也越高。</p><p>　　555定時器構(gòu)成的振蕩器</p><p>　　555定時器構(gòu)成的自激振蕩器如圖2.2，其原理為：f≈ 1.44/ (R1+2*R2)C1；</p><p>　　圖2.2 555振蕩器電路圖</p><p>　

14、　在本次設(shè)計(jì)中我采用了應(yīng)用比較廣泛的555構(gòu)成的振蕩器，電路圖如下：</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果如下：</b></p><p>　　接通電源后，電容C1被充電，6結(jié)點(diǎn)的電壓升高，當(dāng)電壓上升到2/3VCC時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出VO為低電平，放電管T導(dǎo)通，電容C2放電，6結(jié)點(diǎn)的電壓降低，當(dāng)電壓降低到1/3VCC時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出VO為高電平，放電管T截止。如此反

15、復(fù)，輸出矩形脈沖。</p><p>　　充電時間常數(shù)：T1=（R1＋R2＋R3）C1×Ln2=0.7C（R1＋R2＋R3）</p><p>　　放電時間常數(shù)：T2=（R2＋R3）C1×Ln2=0.7C（R2＋R3）</p><p>　　脈沖的頻率是：F=1/T1+T2</p><p>　　調(diào)節(jié)使調(diào)節(jié)R3=60K 歐姆，可以

16、計(jì)算出頻率為1000Hz。</p><p><b>　　二、分頻電路設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　我們采用555構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生1000HZ的矩形脈沖，頻率太高，我們必須對其進(jìn)行分頻，才能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的0.1秒信號，我采用的分頻方法是兩片十進(jìn)制芯片進(jìn)行2級十分頻，從而得到頻率為10HZ的秒信號，我選取芯片74LS90</p><p><

17、b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果如下：</b></p><p>　　由原理圖和運(yùn)行結(jié)果可以看出，我們通過二級十分頻，把1000HZ的交流信號變?yōu)?0HZ的信號，即得到了標(biāo)準(zhǔn)的0.1秒的信號。</p><p><b>　　三、計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)</b></p>&l

18、t;p>　　我們設(shè)計(jì)的秒表要實(shí)現(xiàn)能計(jì)時59.9秒的功能，所以要用到三個計(jì)數(shù)器，我采用了74LS90芯片，其中有精度為0.1秒的要十進(jìn)制，精度為一秒的要十進(jìn)制，精度為十秒的要六進(jìn)制。</p><p>　?。?）先實(shí)現(xiàn)0.0-9.9秒的電路，具體實(shí)現(xiàn)方法是直接將兩個十進(jìn)制的74LS90直接級聯(lián)，我采用的是串行級聯(lián)的方式，由于74LS90的翻轉(zhuǎn)為下降沿翻轉(zhuǎn)，所以不需要在串行時加入一個非門，具體電路圖如下</

19、p><p>　?。?）實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制的精度為10的計(jì)數(shù)器</p><p>　　四、譯碼顯示電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　用七段發(fā)光二極管來顯示電路譯出的數(shù)字，顯示器有兩種，共陰極和共陽極顯示器，74LS48譯碼出來的是高電平，所以對應(yīng)的顯示器應(yīng)該為共陰極顯示器，在此次設(shè)計(jì)中，我選用的是解碼顯示器，即它內(nèi)部有與顯示器所對應(yīng)的譯碼器，我們在使用時可以直接把需要譯碼的端口QA,

20、QB,QC,QD接入，則可以直接顯示數(shù)字，簡單方便。</p><p>　　圖2.9 譯碼顯示電路圖</p><p><b>　　五、控制電路</b></p><p>　　開始/清零鍵（A）：將計(jì)數(shù)器部分的每片74LS90的ＲＯ（１）與ＲＯ（２）端相連，如下圖所示設(shè)置一個單刀雙擲的開關(guān)，開關(guān)的一控制端接地，另一控制端接高電平，有74LS90

21、功能表可知：當(dāng)開關(guān)A置于接地端時，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù),當(dāng)開關(guān)A置于高電平端時，計(jì)數(shù)器清零。</p><p>　　圖2.10 開始/清零鍵部分電路圖</p><p>　　暫停/繼續(xù)鍵(B):</p><p>　　系統(tǒng)綜述、總體電路圖</p><p>　　圖3.1 數(shù)字式秒表總體設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　收獲與體會，存

22、在的問題等</p><p>　　收獲體會:在整個課設(shè)過程中我們遇到了種種困難，剛開始我們對此是一頭霧水，但隨著在圖書館進(jìn)行資料的查閱我們也漸漸的了解了這個設(shè)計(jì)的原理，在設(shè)計(jì)中我們也嘗試使用不同的元器件來實(shí)現(xiàn)它的最終功能，盡管比較困難。musitisim軟件有時會出問題，在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來，這就需要不斷地嘗試才能得出正確的答案。</p><p>　　在實(shí)際的操作過程中，

23、我們提高了自己的動手能力，雖然整個過程都是使用軟件進(jìn)行模擬的，調(diào)試中我們遇到各種各樣的問題，電路的調(diào)試提高了我們解決問題的能力，學(xué)會了在設(shè)計(jì)中獨(dú)立解決問題，也包括怎樣去查找問題。似乎所有的事都得自己新手去操作才會在腦海中留下深刻的印象，這個小小的課程設(shè)計(jì)讓我可以熟練的操作Multisim軟件，也了解了不少器件的功能的應(yīng)用，也加深了對數(shù)字電路認(rèn)識和理解。</p><p>　　記得在所有工作都完成后，我們需要進(jìn)行模擬