数字电子技术课程设计(数字秒表).doc

数字电子技术课程设计(数字秒表)

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江西工业职业技术学院

课程设计报告书

题 目： 数字秒表
系 别： 电子与信息工程分院
专 业： 电子信息工程
作 者: 高燚 学 号: 20102323
指导老师： 胡蓉

2011 年 12 月
1

目录
一、 设计任务…………………………………………………………2
二、 设计框原理及整机概述 ………………………………………2
三、 各单元电路的设计方案及原理说明……………………………2
四、 各单元电路的集成电路及使用说明……………………………3
五、 设计、安装及调试中的体会……………………………………6
六、 对本次课程设计的意见及建议…………………………………7
附录……………………………………………………………………8

数字秒表
一、设计任务书
1． 两个按钮，用1、2表示，在数字秒表计数时，开始，暂停和清零做用。
2． 数码管显示计时时间。
3． 微调电位器对秒表进行调试。
二、设计框图及整机概述
本电路是RS触发器，单稳态触发器,时针发生器及计时器,译码显示单元电路共同组合的应用.U1A,U1B构成基本RS触发器，其作用是启动和停止秒表工作,按动K2,U1A-3为高电平，U1B—6为低电平，计数停止。按动K1，计数清零并开始计数。
三、各单元电路的设计方案及原理说明
１、 基本ＲＳ触发器
单元I为用集成与非门构成的基本RS触发器.属低电平直接触发的触发器,有直接置位、复位的功能。它的一路输出Q作为单稳太触发器的输入，另一跟路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2(接地)，则门1输出=1；门2输出Q=0，K2复位后Q、状态保持不变。再按动按钮开关K1;则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作为准备.由1变0，启动单稳态触发器工作.基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。
２、 单稳态触发器
图单元II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，图17-2为各点波形图。
单稳态触发器的输入触发脉冲信号V1由基本RS触发器端提供，输出负脉冲V0通过非门加到计数器的清除端R.静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于门的关门电阻ROFF。定时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时,可以省去输入微分电路的RP和CP.
单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。
3、时钟发生器
图中单元III为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。
调节电位器RW,使在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号，当基本RS触发器Q=1时,门5开启，此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。
４、 计数及译码显示
十进制加法计数器74LS160构成电子秒表的计数单元，如图中单元IV所示.其中计数器①接成十进制形式，对频率为100HZ的时钟脉冲进行十分频，在输出端QD取得周期为0.1S的矩形波脉冲，作为计数器②的时钟输入.计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，其输出端与译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.1~0。9秒;1~9.9秒计时。
四、各单元电路的集成电路及使用说明
1、74LS00
74LS00功能为四2 输入与非门
其真值表及管脚图为：
Inputs输入
Ouput输出
A
B
Y
L
L
H
L
H
H
H
L
H
H
H
L

2、74LS160
74LS160 十进制同步计数器(异步清除)其真值表如下（ H：高电平,L：低电平,-:上升沿，X:任意,d0 ～d3 :A~D稳态输入电平)
输入
输出
Cr
LD
S1
S2
CP
A
B
C
D
QA
QB
QC
QD
L
X
X
X
X
X
X
X
X
L
L
L
L
H
L
X
X
-
d0
d1
d2
d3
d0
d1
d2
d3
H
H
H
H
—
X
X
X
X

计
数

H
H
L
X
X
X
X
X
X

保
持

H
H
X
L
X
X
X
X
X

保
持

3、74LS247
74LS247为BCD码输入的四线—七段译码器，数码管采用共阳数码管。
十进制数
或功能
输入
/
输出
字形

D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
L
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
O
0
1
H
×
L
L
L
H
H
O
L
L
O
O
O
O
1
2
H
×
L
L
H
L
H
L
L
O
L
L
O
L
2
3
H
×
L
L
H
H
H
L
L
L
L
O
O
L
3
4
H
×
L
H
L
L
H
O
L
L
O
O
L
L
4
5
H
×
L
H
L
H
H
L
O
L
L
O
L
L
5
6
H
×
L
H
H
L
H
L
O
L
L
L
L
L
6
7
H
×
L
H
H
H
H
L
L
L
O
O
O
O
7
8
H
×
H
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
L
8
9
H
×
H
L
L
H
H
L
L
L
L
O
L
L
9
10
H
×
H
L
H
L
H
O
O
O
L
L
O
L

11
H
×
H
L
H
H
H
O
O
O
L
O
O
L
12
H
×
H
H
L
L
H
O
L
O
O
O
L
L
13
H
×
H
H
L
H
H
L
O
O
L
O
L
L
14
H
×
H
H
H
L
H
O
O
O
L
L
L
L
15
H
×
H
H
H
H
H
O
O
O
O
O
O
O
无
消隐
×
×
×
×
×
×
L
O
O
O
O
O
O
O
无
脉冲消隐
H
L
L
L
L
L
L
O
O
O
O
O
O
O
无
灯测试
L
×
×
×
×
×
H
L
L
L
L
L
L
L
8

4、NE555
时基集成电路555并不是一种通用型的集成电路，但它却可以组成上百种实用的电路，可谓变化无穷，故深受人们的欢迎.
555时基电路具有以下几个特点：
（1)555时基电路，是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电路;
(2）555时基电路可以采用4．5～15V的单独电源,也可以和其它的运算放大器和TTL电路共用电源；
（3）一个单独的555时基电路，可以提供近15分钟的较准确的定时时间;
（4）555时基电路具有一定的输出功率,最大输出电流达200mA，可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。
因此，555时基电路可用作：脉冲发生器、方波发生器、单稳态多谐振荡器、双稳态多谐振荡器、自由振荡器、内振荡器、定时电路、延时电路、脉冲调制电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等.
无论是进口或国产的时基555集成电路,还是用何种材料封装，其内部电路原理和管脚的功能则是完全一致的。其各管脚功能如下：
①脚接电源地线，即电源的负极；
②脚为低电位触发端，简称低触发端；
③脚为输出端，可将继电器、小电动机及指示灯等负载的一端与它相连,另一端接地或电源的正极；
④脚为低电位复位端；
⑤脚为电压控制端，主要是用来调节比较器的触发电位；
⑤脚为高电位触发端,简称高触发端；
⑦脚为放电端；
⑧脚接电源正极。
用555时基电路可组成各种形式的自激式多谐振荡器，其基本电路如图a所示。当电路刚接通电源时，由于C来不及充电，555电路的②脚处于零电平，导致其输出③脚为高电平。当电源通过RA、RB向C充电到Vc≥Vcc时，输出端③脚由高电路平变为低电平,电容C经RB和内部电路的放电开关管放电。当放电到Vc≤Vcc时,输出端又由低电平转变为高电平。此时电容再次充电,这种过程可周而复始地进行下去,形成自激振荡。图（b）给出了输出端及电容器C上电压的波形。
充电时间
放电时间
矩形波的振荡周期;因此改变、和电容C的值,便可改变矩形波的周期和频率。
五、设计、安装及调试中的体会(不少于300字、宋体小四、单倍行距）
在本次电路中，我们做了数字秒表。电路设计第一次使用了共阳的数码管和74LS160、74LS247两种集成块，首先老师帮我们分成了三部分，保证电路的成功率。555组成一个多谐震荡电路,第二部分就是分频电路和数显电路的的装,数显的时候应该多注意一下其引脚。第三部分就是控制电路，虽然简单,但是没有整体排版。所有要难免跳线.在电路的连接过程中,排版布局方面下了很大的功夫，但是还是难免跳线影响美观,所以在今后的电路中我们应该现排版好了之后才来做电路，这样就可以做到尽量的少跳线。美观性就更加.
经过周的实训，认识到数字电子也不是想象中的那么难，只要我们有耐心，把电路分成相应的几部分，再一步一步的按照所分的部分做下去就可以成功了。通过实训我们的动手能力提高了。对分频电路RS触发电路有了很深的了解。
六、对本次课程设计的意见及建议（不少于100字宋体小四、单倍行距）
此电路较复杂，需要的模块比较多，而且需要跳线的也比较多，容易混淆，造成测量时有些接触不良或有的线忘接的情况的概率比较高，以致失误较多。个人觉得此电路有待改进。同时此电路只利用NE555集成电路与74LS247集成电路构成的单稳态触发器。我希望可以用或者是NE555集成电路和其它的电路构成施密特触发器，来只做此电路.看看这2种方法有什么共同或是异同之处，同时观察出哪种触发器可以更简便又可以成功的做出此电路。

本实训配套教材或指导书
［1]王港元。《电工电子实践指导》 南昌:江西科学技术出版社, 2006、2
［2］王成安.《电子技术基本技能综合训练》北京:人民邮电出版社,2006、3
［3]林春方。 《电子线路学习指导与实训》北京：电子工业出版社,2004、6
附录
1. 原理图:

2。 整机电路板图： (拍摄图片正面一张、背面一张）

江西工业职业技术学院电子与信息工程系
课程设计指导教师评语
班级：10电信（1)班 学生姓名： 高燚 学号：20102323

指导教师评语(包括工作态度,遵守纪律；基本理论、知识、技能；独立工作能力和分析解决问题的能力；完成任务情况及水平）：

学生成绩（五级分制)：

指导教师签名： 年 月 日

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