課程設(shè)計(jì)報(bào)告---數(shù)字秒表設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：數(shù)字秒表設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求..........................................................................

2、...........................2</p><p>　　二、設(shè)計(jì)總體方案…………………………………………………………………….2</p><p>　　1．基本工作框圖………………………………………………………………...2</p><p>　　2．設(shè)計(jì)原理……………………………………………………………………...3</p><

3、;p>　　三、單元電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………………….3</p><p>　　1. 時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器及所需芯片…………………………………………....3</p><p>　　2. 時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)電路…………………………………………………………....5</p><p>　　3. 顯示譯碼電路…………………………………………………………

4、………8</p><p>　　四、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)…………………………………………………………………10</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………11</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………12</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與

5、要求</b></p><p>　　1．6位數(shù)碼管顯示，其中兩位顯示min，四位顯示sec。顯示分辨率為0.01s；表的最大計(jì)時(shí)值為59min59.99sec；設(shè)置秒表的復(fù)位/啟動(dòng)鍵，按一下該鍵啟動(dòng)計(jì)時(shí)，再按即清0。依此循環(huán)。設(shè)置秒表的暫行/繼續(xù)鍵。啟動(dòng)后按一下暫行，再按繼續(xù)。依此循環(huán)。</p><p>　　2．時(shí)鐘脈沖是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，有一定的精度要求，該系統(tǒng)用555定時(shí)器

6、實(shí)現(xiàn)。在該電路中考慮秒后有兩位均為十進(jìn)制計(jì)數(shù)，故需要脈沖頻率為100Hz。</p><p>　　3．熟悉和掌握常用數(shù)字電路元器件的應(yīng)用。</p><p>　　4．學(xué)習(xí)和練習(xí)在面加深理解數(shù)字電路的基本理論知識(shí)，掌握數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)總體方案</b></p><p><b

7、>　　1.基本框圖如下：</b></p><p><b>　　圖2.1 基本框圖</b></p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　本數(shù)字秒表電路主要包括以下三部分(如上圖所示)：</p><p>　　2.2.1控制電路及時(shí)鐘： </p>

8、<p>　　本部分主要包括，555定時(shí)器電路產(chǎn)生100Hz矩形波振蕩脈沖，兩個(gè)控制按鈕S1,S2分別控制秒表的復(fù)位/啟動(dòng)和暫停/繼續(xù)。</p><p>　　2.2.2時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)電路：</p><p>　　時(shí)鐘分頻電路的主要芯片為74LS160，主要電路為由74LS160與74LS04組成的十分頻的分頻電路以及由74LS160和74LS00組成的六分頻的時(shí)鐘分頻電路。<

9、/p><p>　　2.2.3顯示譯碼電路：</p><p>　　該部分主要由顯示譯碼電路7448和顯示數(shù)碼管組成。</p><p><b>　　三、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器及所需芯片</p><p>　　3.1.1用555定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器</p>

10、<p>　?。?）555定時(shí)器引腳排列及功能表</p><p>　　圖3.1 555定時(shí)器引腳排列</p><p>　　1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。</p><p>　　8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。</p><

11、p><b>　　3腳：輸出端Vo</b></p><p><b>　　2腳：低觸發(fā)端</b></p><p><b>　　6腳：TH高觸發(fā)端</b></p><p>　　4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。&l

12、t;/p><p>　　5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。</p><p>　　7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。</p><p>　　在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)基電路的功能表如下表所示

13、：</p><p>　　表3.1 555時(shí)基電路的功能表</p><p>　?。?）用555定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器電路如下圖所示。其中</p><p>　　T1=(R1+R2)Cln2 為充電時(shí)間</p><p>　　T2=R1Cln2 為放電時(shí)間</p><p>　　T=T1+T2=

14、(R2+2R1)Cln2 為脈沖周期</p><p>　　F=1/T 為振蕩頻率</p><p>　　圖3.2 555定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器電路</p><p>　　調(diào)節(jié)R1使得多諧振蕩器的輸出為100Hz時(shí)鐘脈沖，并接集成芯片74LS00(SA)的2號(hào)管腳,而SA的1號(hào)管腳則接暫停/繼續(xù)按鈕, 暫停/繼續(xù)按鈕通過(guò)高低電平的轉(zhuǎn)換以及7

15、4LS00的與邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘脈沖CP的封鎖與開(kāi)通控制,而其他電路不受其影響。74LS00的3號(hào)管腳輸出接至U1（最低位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160）的時(shí)鐘輸入端作為時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)的基本時(shí)鐘。</p><p>　　2.時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)電路</p><p>　　時(shí)鐘脈沖分頻計(jì)數(shù)部分：首先由十進(jìn)制模塊通過(guò)串行計(jì)數(shù)組成100分頻電路，因?yàn)?4LS160是同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在Q3~Q0輸出端為1001（

16、即9）時(shí)，其進(jìn)位端TC同時(shí)由0變?yōu)?，設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的是置數(shù)清零法，而集成芯片74LS160為同步置數(shù)，此處如果TC直接接入下一級(jí)的時(shí)鐘輸入端，則會(huì)發(fā)生本位數(shù)字為9，而它的高位數(shù)字已經(jīng)進(jìn)位的現(xiàn)象。要消除這種現(xiàn)象則可以在TC端與下一級(jí)的時(shí)鐘端之間接入一個(gè)非門(mén)，使得TC輸出反相，在本位輸出進(jìn)位脈沖時(shí)，其高位時(shí)鐘接收到的為時(shí)鐘的無(wú)效邊沿（下降沿），而在本位自然清零時(shí)，高位才會(huì)接收到一有效時(shí)鐘邊沿（上升沿），從而達(dá)到正確進(jìn)位的目的。</p

17、><p>　　而六十進(jìn)制與下級(jí)模塊的級(jí)連，由于六進(jìn)制模塊在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中已經(jīng)接入了一個(gè)74LS00的與非門(mén)，故其輸出不必再接非門(mén)，而是從該74LS00的輸出端接至高位時(shí)鐘脈沖端。</p><p>　　應(yīng)用74LS160的異步清零功能，將所有74LS160（U1~U6）的清零端MR全部并接至控制按鈕S1（復(fù)位\開(kāi)始按鈕），通過(guò)S1對(duì)高低電平的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)清零。</p><p>　

18、　圖中所示（1）～（6）的Q0~Q3端分別接從低位到高位的六個(gè)7448的A~D輸入端。</p><p>　　集成芯片74LS160，其管腳排列如圖所示。</p><p>　　圖3.3 74LS160管腳排列</p><p>　　表3.2引腳功能如下表所示：</p><p>　　3.2.1 由集成芯片74LS160構(gòu)成十分頻器：</p

19、><p>　　74LS160本身即為同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用以構(gòu)成十分頻器直接使用其進(jìn)位輸出端即可，需要注意的是，在級(jí)聯(lián)過(guò)程中，因?yàn)?4LS160計(jì)數(shù)過(guò)程為上升沿有效，而進(jìn)位輸出時(shí)CO端是由0變1，為上升沿，要使計(jì)數(shù)狀態(tài)不缺失，需在CO與下一級(jí)的連接中串入一個(gè)非門(mén)。如下圖所示：</p><p>　　圖3.4 十分頻器電路圖</p><p>　　3.2.2 使用芯片74L

20、S160構(gòu)成6進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　由74LS160組成的六分頻電路如下圖所示電路，給CLK以點(diǎn)動(dòng)單脈沖或頻率較低的連續(xù)脈沖，Q端接發(fā)光二極管，觀(guān)察發(fā)光二極管的狀態(tài)。同時(shí)進(jìn)位輸出端接發(fā)光二極管，觀(guān)察并記錄現(xiàn)象，看是否為六進(jìn)制輸出。判斷其正確性與可靠性，經(jīng)驗(yàn)證該電路動(dòng)作可靠，輸出正確。</p><p>　　圖3.5 6進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖</p><p>　　

21、3.2.3 由十分頻電路及六分頻電路組成一百分頻及六十分頻電路：</p><p>　?。?）一百分頻電路如下圖所示：</p><p>　　兩級(jí)十分頻電路串聯(lián)，中間通過(guò)74LS04的一個(gè)非門(mén)把進(jìn)位輸出端的時(shí)鐘信號(hào)送入高位的時(shí)鐘輸入端CLK,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的串行進(jìn)位控制,清零控制端并接，接到復(fù)位/開(kāi)始控制按鈕，實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　圖3.6 一百分頻電路圖<

22、;/p><p>　?。?）六十分頻電路如下圖所示：</p><p>　　一級(jí)十分頻電路與一級(jí)六分頻電路串聯(lián)，形成串行進(jìn)位計(jì)數(shù)，其內(nèi)部級(jí)聯(lián)與一百進(jìn)制相同,時(shí)鐘脈沖均為低位的進(jìn)位端通過(guò)一非門(mén)接至高位的CLK端。清零控制端并接，接到復(fù)位/開(kāi)始控制按鈕，實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　圖3.7 六十分頻電路圖</p><p><b>　　3.顯

23、示譯碼電路：</b></p><p>　　譯碼驅(qū)動(dòng)電路（74LS47、74LS48）及七段顯示數(shù)碼管</p><p>　?。?）七段顯示數(shù)碼管 實(shí)際工作中常采用發(fā)光二極管型七段顯示數(shù)碼管來(lái)直觀(guān)地顯示數(shù)字。它的數(shù)字形式如下圖所示：</p><p>　　圖3.8 七段顯示數(shù)碼管</p><p>　　數(shù)碼管的每一段是一個(gè)發(fā)光二極管，

24、按發(fā)光二極管的連接方式可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種，如下圖所示：</p><p>　　圖3.9 數(shù)碼管連接方式 </p><p>　　共陽(yáng)極二極管的公共端接正電源（高電平），a、b、c、d、e、f、g中接低電平則發(fā)光，因此成為低電平有效。共陰極的公共端接地（低電平），a、b、c、d、e、f、g接高電平則發(fā)光，即高電平有效。</p><p>　?。?）七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路

25、 在七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路中，對(duì)應(yīng)于不同類(lèi)型數(shù)碼管有不同的驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管用共陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)器（如74LS47），驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管用共陰極驅(qū)動(dòng)器（如74LS48）。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示(其中74LS48的3\4\5管腳均接高電平): </p><p>　　圖3.10 七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　表3.3 7448功能表</p&g

26、t;<p><b>　　四．設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越來(lái)越重要的地位。隨著集成技術(shù)的進(jìn)一步提高，各種數(shù)字電子新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，人類(lèi)歷史橫跨數(shù)碼時(shí)代向更進(jìn)一步發(fā)展已出現(xiàn)在各大型相關(guān)企業(yè)的宏偉藍(lán)圖中。新世紀(jì)里誰(shuí)掌握了新技術(shù)誰(shuí)就得到了獲勝的資本。可以展望，一個(gè)由數(shù)字構(gòu)成的新世界即將出現(xiàn)，那將是人類(lèi)文明的又

27、一飛躍。 該計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)是方便，快潔，穩(wěn)定，是一個(gè)很好的記時(shí)工具。但是該記時(shí)器的缺點(diǎn)是精確度不夠好，并且記時(shí)的周期不是很長(zhǎng)只有到59分59秒又99?？梢愿倪M(jìn)的地方是以后要用8個(gè)顯示管來(lái)顯示二十四小時(shí)的時(shí)間，但因時(shí)間的關(guān)系，改進(jìn)的方法待以后再做了。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)讓我們體會(huì)到了大學(xué)學(xué)習(xí)的自主性，并為我們今后走入社會(huì)，提高自學(xué)能力方面有一定的促進(jìn)作用。 對(duì)于一些資料，我們也是在看書(shū)和上網(wǎng)得到

28、的，讓我們學(xué)習(xí)到了書(shū)本上學(xué)不到的東西，我們以后要多做寫(xiě)這方面的工作，以后學(xué)到更多的知識(shí)。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)不但教給了我們方法，也教給了我們一種思維：那就是提高查找問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。電路圖設(shè)計(jì)，遇到難題要通過(guò)大量閱讀資料，開(kāi)闊了視野，實(shí)踐和動(dòng)手能力大大提高，使我們素質(zhì)得到全面發(fā)展。由原來(lái)單純地書(shū)本學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新思考，所學(xué)知識(shí)在創(chuàng)新實(shí)踐中得到充分發(fā)揮和運(yùn)用，動(dòng)手能力和實(shí)踐能力得到迅速提高。&l

29、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.康華光. 模擬電子技術(shù)(第四版). 高等教育出版社,1999年6月</p><p>　　2.邱關(guān)源. 電路(第四版). 高等教育出版社,1999年6月</p><p>　　3.康華光. 數(shù)字電子技術(shù)(第四版). 高等教育出版,2000年6月</p&