...wd......wd......wd...電子技術(shù)課程設計報告設計題目：電子秒表院〔部〕：物理與電子信息學院專業(yè)班級：電子信息工程學生姓名:學號:指導教師:摘要秒表應用于我們生活、工作、運動等需要準確計時的方面。它由剛開場的機械式秒表開展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計時精度越來越高，功能越來越多，構(gòu)造也日益復雜。本次數(shù)字電路課程設計的數(shù)字式秒表的要求為：顯示分辨率為1s/100，外接系統(tǒng)時鐘頻率為100KHz；計時最長時間為60min，五位顯示器，顯示時間最長為59m59.99s；系統(tǒng)設置啟／停鍵和復位鍵。復位鍵用來消零，做好計時準備、啟／停鍵是控制秒表起停的功能鍵。針對上述設計要求，先前往校圖書館借閱了大量的數(shù)字電路設計方面的書籍，以及一本電子元件方面的工具書，以待查閱各種設計中所需要的元件。其次安裝并學習了數(shù)字電路設計中所常用的Multisim仿真軟件，在課程設計過程的電路圖設計與電路的仿真方面幫助我們發(fā)現(xiàn)了設計電路方面的缺乏與錯誤之處。關(guān)鍵字：555定時器十進制計數(shù)器六進制計數(shù)器多諧振蕩器目錄TOC\o"1-3"\h\u276151.選題與需求分析1109451.1設計任務 1212871.2設計任務 158851.3設計構(gòu)思 140511.4設計軟件 297232.電子秒表電路分析3144572.1總體分析 3156962.2電路工作總體框圖 321193.各局部電路設計4121863.1啟動與停頓電路 489373.2時鐘脈沖發(fā)生和控制信號 4182583.3設計十進制加法計數(shù)器 6288073.4設計六進制加法計數(shù)器 7156903.5清零電路設計 868593.7總體電路圖： 1082214完畢語與心得體會 121.選題與需求分析1.1設計任務電子秒表在生活中可廣泛應用于對運動物體的速度、加速度的測量實驗,還可用來驗證牛頓第二定律、機械能守恒等物理實驗,同時也適用于對時間測量精度要求較高的場合.測定短時間間隔的儀表。有機械秒表和電子秒表兩類。機械秒表與機械手表相仿，但具有制動裝置，可準確至百分之一秒；電子秒表用微型電池作能源，電子元件測量顯示，可準確至千分之一秒，廣泛應用于科學研究、體育運動及國防等方面在當今非常注重工作效率的社會環(huán)境中。定時器能給我們的工作、生活以及娛樂帶來很大的方便，充分利用定時器，能有效的加強我們的工作效率。數(shù)字電子秒表是利用數(shù)字電子技術(shù)把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號來完成的，具有直觀、準確性高的特點。1.2設計任務1、秒表由六位七段LED顯示器顯示，其中一位顯示“min〞，四位顯示“s〞，其中顯示分辨率為0.01s，計時范圍為0～59分59秒99毫秒；2、具有清零、啟動計時、暫停計時及繼續(xù)計時等功能；3、控制開關(guān)為兩個；啟動〔繼續(xù)〕/暫停計時開關(guān)和復位開關(guān)。1.3設計構(gòu)思電子秒表需要一個脈沖產(chǎn)生電路，可以由LM555芯片實現(xiàn)，同時需要2個六進制和4個十進制的加法計數(shù)器，構(gòu)成兩位毫秒顯示、兩位秒數(shù)顯示和兩位分鐘顯示，由74LS160芯片實現(xiàn)。同時由于有六進制電路，所以需要與非門。同時需要六個譯碼顯示數(shù)碼管顯示數(shù)字。1.4設計軟件Multisim是一款著名的電子設計自動化軟件，與NIUltiboard同屬美國國家儀器公司的電路設計軟件套件。是入選伯克利加大SPICE工程中為數(shù)不多的幾款軟件之一。Multisim在學術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界被廣泛地應用于電路教學、電路圖設計以及SPICE模擬。Multisim是以Windows為根基的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。我們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進展仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內(nèi)容，這樣我們無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進展捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。此次課程設計采用此軟件進展設計和仿真。2.電子秒表電路分析2.1總體分析該電路需要2個六進制和4個十進制的加法計數(shù)器，一個555定時器組成的多諧振蕩器。由555多諧振蕩器產(chǎn)生100Hz的時鐘脈沖作為脈沖源〔即0.01s為周期〕，通過與啟動停頓電路的作為信號源輸入至第一個十進制計數(shù)器即0.01s位的計數(shù)器。然后進位至0.1s位的十進制加計數(shù)器，以此類推逐個進位。以此實現(xiàn)顯示分辨率為1s／100，計時最長時間為60min，六位顯示器，顯示時間最長為59m59.99s，最后通過6個譯碼七段顯示LED數(shù)碼管輸出。2.2電路工作總體框圖電子秒表電路主要由以下幾局部構(gòu)成，如圖2.2所示，有啟動停頓電路，脈沖電路，十進制計數(shù)電路，六進制計數(shù)電路，清零電路，譯碼顯示電路。譯碼顯示譯碼顯示六進制計數(shù)器十進制計數(shù)器六進制計數(shù)器十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器脈沖源分十位分個位秒十位秒個位0.1s0.01s啟動停頓電路與非清零圖2.2電子秒表電路框圖3.電子秒表各局部電路設計3.1啟動與停頓電路圖3.1啟動與停頓電路當開關(guān)斷開時，使LM555計時器無法向第一個74LS160芯片傳遞脈沖信號，從而使整個計數(shù)電路處于暫停狀態(tài)；當開關(guān)閉合時，LM555計時器向第一個74LS160芯片傳遞脈沖信號，開場計數(shù)，使計時器處于啟動狀態(tài)。因此這個開關(guān)為“啟動/暫停〞按鍵。3.2時鐘脈沖發(fā)生和控制信號由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖：暫穩(wěn)狀態(tài)的脈沖寬度，即從充電上升到所需的時間：脈沖寬度，即從放電下降到所需的時間：振蕩周期：因此，令,輸出頻率為100Hz即T=0.01s，則可求出C=1.02μF。得以下列圖3.2中100Hz的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器：圖3.2555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器根據(jù)圖3.2，計算得，從3腳(OUT)可輸出100Hz的脈沖信號。3.3設計十進制加法計數(shù)器圖3.3.174LS160芯片引腳圖如圖3.3.1，A、B、C、D為數(shù)據(jù)輸入端，當LOAD=0，在CLK上升沿到來后，ABCD則直入觸發(fā)器；GND為接地端；VCC為接高電平端；ENT為計數(shù)使能端，ENP為計數(shù)使能端，都為高電平有效；LOAD為置數(shù)控制端，低電平有效；CLR為異步清零端，低電平有效，無論其他輸入端是何狀態(tài)，都使片內(nèi)所有觸發(fā)器狀態(tài)置0；CLK為計數(shù)脈沖輸入端；QA、QB、QC、QD為計數(shù)輸出；RCO為進位輸出端。當時，74LS160處于計數(shù)狀態(tài),電路從0000狀態(tài)開場，連續(xù)輸入10個計數(shù)脈沖后，電路將從1001狀態(tài)返回到0000狀態(tài)，RCO端從高電平跳變至低電平。可以利用RCO端輸出的電平下降沿作為進位輸出信號。級聯(lián)到秒十位和分十位的74LS160芯片上。如以下列圖3.3.2：圖3.3.2異步8421碼十進制加法計數(shù)器3.4設計六進制加法計數(shù)器使用74LS160D芯片實現(xiàn)六進制加法計數(shù)器：74LS160D從0000狀態(tài)開場計數(shù)，當輸入第6個CP脈沖〔上升沿〕時，輸出，此時，反響給端一個清零信號，立即使返回0000狀態(tài)，接著,端的清零信號也隨之消失，74160重新從0000狀態(tài)開場新的計數(shù)周期。電路如圖3.3所示，圖3.3六進制加法計數(shù)器3.5清零電路設計六個74LS160芯片的清零端全部都接在了一塊，通過一個開關(guān)和+5V電源連接，當開關(guān)斷開時即所有清零端都接上了低電平，所有計數(shù)器將會清零；當開關(guān)閉合即接高電平時，所有計數(shù)器正常工作。如圖3.5:圖3.5清零電路3.6譯碼顯示電路圖3.6譯碼顯示電路如圖3.6，譯碼顯示電路由6個七段式數(shù)碼管組成，每一個和74LS160芯片輸出端連接，通過譯碼顯示0~9數(shù)字。3.7總體電路圖：圖3.7電子秒表電路圖電路通過555多諧振蕩器產(chǎn)生的100Hz時鐘脈沖經(jīng)過啟動與暫停開關(guān)輸入到第一個計數(shù)器即0.01s位的74LS160十進制計數(shù)器使其進展頻率為100Hz的十進制加法運算。并進位至下一位0.1s位的十進制加法計數(shù)器，頻率縮減為10Hz。以此類推依次進位至最高位，并以5個LED數(shù)碼管將計數(shù)器輸出的信號顯示出來。當“啟動/停頓〞開關(guān)處于低電平時計數(shù)器處于保持狀態(tài)，即暫停；當開關(guān)處于高電平時，計數(shù)器繼續(xù)正常工作。而清零開關(guān)為低電平時，所有計數(shù)器清零；處于高電平時所有計數(shù)器可正常工作。4完畢語與心得體會經(jīng)過這次的數(shù)字電子秒表課程設計后，我從中學到了好多東西。在我上了一個學期的數(shù)字電子技術(shù)根基課后，我已經(jīng)對數(shù)字電子技術(shù)有一定的了解，加上之前學過的電路課和模擬電子技術(shù)根基課，我可以獨立完成數(shù)字電子技術(shù)根基課程設計了，不過當中還是遇到許多不懂的問題。通過這次自己動手的課程設計，我學會了設計數(shù)字電子電路的一般方法，還進一步熟悉數(shù)字電子器件的使用。這個課程設計課我還不是很熟悉，第一次做難免會感到陌生，而且對很多根本的東西都不是很清楚，在一定程度上影響了我的課程設計的質(zhì)量，希望能在以后的時間里認真學習好這些根基的東西。我對這個課程設計課有著深刻的體會：要想做好這個課程設計，就必須認認真真地去做，不要怕麻煩，遇到不懂的問題就要主動去問同學或者教師。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠結(jié)實。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。最后我希望課程設計課能夠再多一點給我們提供動手的時機，并讓我們多點發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造能力，這樣可以在學到東西的同時又能發(fā)散大家的思維?？傊ㄟ^這次練習我有了很多收獲。在摸索該如何設計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培