數(shù)電課程設計數(shù)字電子秒表設計打印終極版

1、 電子線路課程設計報告 設計題目： 數(shù)字式秒表 專業(yè)班級： 電子信息科學與技術 姓 名： 紀 寧 指導教師： 白旭芳 完成日期 2012 年 6 月 27 日 數(shù)字式秒表一、 設計任務與要求1主要單元電路參數(shù)計算和元器件選擇；2畫出總體電路圖；3借助仿真軟件在計算機上進行仿真試驗；4. 仿真成功后，在插線板上連接好設計的電路并進行調試和測試；5. 最終實現(xiàn)秒表的計時、停止、復位功能。二、方案設計與論證1.1整體電路構思：利用已學的數(shù)模電知識進行單元電路的設計，再將各個單元電路進行級聯(lián)成為整體電路圖。1.2方案1 用專用集成電路設計的秒表電路，應用時鐘芯片驅動6位七段發(fā)光二極管顯示時間。 1.3

2、方案2 由基本數(shù)字邏輯單元進行設計,它由振蕩器產生一定頻率的方波脈沖，之后由分頻器對方波脈沖進行分頻，以達到設計電路所需的頻率脈沖，脈沖作為時鐘信號驅動計數(shù)器進行計數(shù)，最后由譯碼器譯碼并在數(shù)碼管上顯示計數(shù)器譯碼器多諧振蕩器數(shù)碼顯示器1.4方案的選擇：方案二與已學的數(shù)模電知識聯(lián)系比較緊密，有較好的知識基礎，能夠將所學知識與實踐聯(lián)系起來，而且電路設計能夠模塊化，實現(xiàn)也比較簡單，所需器件實驗室也能夠滿足，因此最終選擇方案二實現(xiàn)本次課程設計三、單元電路設計與參數(shù)計算（1）由NE555P組成的多諧振蕩器(多諧振蕩器)(A)、555時鐘電路可以構成多諧振蕩器，真值表如下： RSTTHRTRIOUTTD0X

3、X0導通123VCC13VCC0導通113VCC不變不變123VCC23VCC13VCC1截止毫秒信號產生電路NE555定時器是一種電路結構簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。利用閉合回路的反饋作用可以產生自激振蕩。TTL電路延遲時間短，難以控制頻率。電路接入RC回路有助于獲得較低的振蕩頻率，由于門電路的作用時間極短，TTL電路自有幾十納秒，所以想獲得稍低一些的振蕩頻率式很困難的，而且頻率不易調節(jié)。在電路中接入RC電路可以有助于獲得較低的振蕩頻率，而且通過改變R，C的數(shù)值可以很容易實現(xiàn)對頻率的調節(jié)。振蕩電路是數(shù)字秒表的核心部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率R1 .R2 .C決定了

4、多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率利用閉合回路中的負反饋作用可以產生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負反饋作用也能產生自激振蕩，只要負反饋作用足夠強。為了得到頻率更加準確的頻率信號，加入了電容和電阻，其中電容為0.01微法，電阻為100K歐姆。(d)振蕩周期的計算(R2=)1. 確定R1、R2、C的值；占空比： 1. 按所設計的電路連線，測試2. 根據(jù)公式： HZ (二)參數(shù)的確定 由于電路的周期為0.01s，T=0.01s即頻率f=100HZ由上述公式可得結果： 由式得：則R1=R2=100K（2） 74LS90(計數(shù)器)74LS90功能：十進制計數(shù)器（2 和5）原理說明：本電路是由4

5、 個主從觸發(fā)器和用作除2 計數(shù)器及計數(shù)周期長度為除.原理說明：本電路是由4 個主從觸發(fā)器和用作除2 計數(shù)器及計數(shù)周期長度為除5 的3 位2 進制計數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復位和置9 輸入。為了利用本計數(shù)器的最大計數(shù)長度（十進制），可將B 輸入同QA 輸出連接，輸入計數(shù)脈沖可加到輸入A 上，此時輸出就如相應的功能表上所要求的那樣。LS90 可以獲得對稱的十分頻計數(shù)，辦法是將QD 輸出接到A 輸入端，并把輸入計數(shù)脈沖加到B 輸入端，在QA 輸出端處產生對稱的十分頻方波真值表：Reset Inputs復位輸入 輸出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA

6、H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L LH X L X L COUNT COUNT COUNT COUNT L X L X L X X L X L L X H=高電平 L=低電平 =不定BCD 計數(shù)順序（注1） Count 輸出 QD QC QB QA 0 L L L L 1 L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 5-2 進制計數(shù)順序（注2） Count 輸出 QA QD QC QB 0 L L L L 1

7、L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 H L L L 6 H L L H 7 H L H L 8 H L H H 9 H H L L 注1：對于BCD（十進）計數(shù)，輸出QA 連到輸入B 計數(shù)注2：對于5-2 進制計數(shù)，輸出QD 連到輸入A 計數(shù) 圖1 74LS90引腳圖(3)74 L S47為BCD七段譯碼器（譯碼器）74 LS 47為BCD七段譯碼器/驅動器，真值表如下：十進制LTRBDCBABI/RBOabcdefg01100001000000111X00011100111121X00101001001031X00111000011041X0100

8、1100110051X01011010010061X01101110000071X01111001111181X10001000000091X1001100011007447為四線-七段譯碼器，可以用來驅動七段共陽極數(shù)碼管，當LT，RBI，BI，端接高電平時，從DCBA端輸入BCD碼時，從abcdefg端輸出相應的數(shù)碼管顯示碼。結合四線-七段譯碼器7447可以現(xiàn)實0到9個數(shù)字。(4)半導體數(shù)碼管（數(shù)碼顯示器）現(xiàn)在的許多電器設備上都有顯示十進制字符的字符顯示器，以直觀的顯示出電器設備的運行數(shù)據(jù)。目前廣泛使用的字符顯示器是七段字符顯示器，或稱七段數(shù)碼管。常見的七段數(shù)碼管有液晶顯示數(shù)碼管和半導體數(shù)碼

9、管兩種。 半導體數(shù)碼管是由七段發(fā)光二極管（Light Emitting Diode）組成，簡稱LED。圖1.6是LED的引腳及其等效電路圖1.6（a）LED的引腳及其等效電路。LED產品的種類繁多，有圖1.6(b)、（c）所示的共陰極電路，還有共陽極電路，常用的數(shù)碼顯示器有BS201，BS202等。.:四、總原理圖及元器件清單1總原理圖 使用器件 器件個數(shù)74ls903個74ls472個開關2個七段數(shù)碼管2個555定時器1個電阻R11個 （100k）電阻R23個（1k）電容10u 0.01u 各1個22u 2個2元件清單五、安裝與調試在領到器件并按照功能檢測完器件之后我們開始進行組裝調試。我們

10、分工完成各個部分的組裝最后再進行總裝，這樣既可以發(fā)揮個人的技術特長又能夠提高效率。我主要負責直流電源和時鐘脈沖發(fā)生器的組裝調試。電源采用變壓器直接變壓的方式是輸出為5V直流電壓。按照之前設計好的電路圖在插線板上開始布線，布線完成經再次對照電路圖無誤后接通220V交流電源，經過調試用電壓表測量輸出為5.005V的直流電壓符合設計要求。提供時鐘脈沖的信號源選用的是NE555，和1k電阻三個，1個100K的電阻，10uf和0.01uf電容各一個，按照電路原理圖接好線后經過無數(shù)次的調試，最終，在老師的指導下，將輸出信號經與非門后才得到了所要求的穩(wěn)定的10Hz信號，才完成了信號源的調試.接下來完成的是計

11、數(shù)電路，計數(shù)電路是由三個74LS90組成的串行輸入異步置數(shù)電路。然后是控制電路，控制電路是由兩塊74LS47組成。將以上模塊連接在一起就構成了所要求的計數(shù)電路。本設計采用電路仿真對設計電路進行了調試，在調試過程中遇到了不少的麻煩，經過多次反復的檢查和排除，最終實現(xiàn)了全部功能。調試方法：按模塊調試，在每個模塊的輸入端加理想的調試信號，在輸出端接示波器，觀察輸出波形，如果波形符合設計預期，則說明此模塊工作正常，否則可按從輸出到輸入的順序逐一排查，直到解決問題。當各模塊調試無誤后，將各模塊連接起來，同時要注意接口的電平匹配問題。六、性能測試與分析對數(shù)字顯示器的基本性能測試和分析圖1.7七段數(shù)字顯示器

12、發(fā)光段組要驅動LED正常的顯示十進制數(shù)的十個字符，LED前面必須接一個顯示譯碼器。 顯示譯碼器可實現(xiàn)的邏輯功能是：將輸入的8421BCD碼轉化成驅動LED發(fā)光的高、低電平信號，驅動LED顯示出不同的十進制數(shù)字符，下面來討論顯示譯碼器的組成。 因顯示譯碼器可以驅動LED顯示出09這十個數(shù)字字符，十個數(shù)字字符對應十種高低電平的組合狀態(tài)，要描述這十種高、低電平的組合狀態(tài)必須用4位二進制數(shù)，根據(jù)LED發(fā)光的特點可得描述顯示譯碼器邏輯功能的真值表七、結論與心得 通過本次課程設計我學到了許多課本所學不到的知識，也頗有心得。首先我們的基本技能得到了提高，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運用

13、的能力。通過對已學知識的回顧和運用鞏固加深了對基礎知識的理解。最重要的是對電子電路系統(tǒng)開發(fā)的基本思想、基本程序和總體過程有了一個初步的認識，這將正確指導我們以后的學習。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是利用Protues軟件進行仿真，因為以前沒有接觸這個軟件，所以我們要從頭學起，自行摸索的學習。我們在各個單元電路的連接上花費了大量時間。我們在設計時曾做出了兩套方案以及仿真電路，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，這才確定了我們的電路。實驗過程中，我深刻的體會到自學能力的重要性。因為我們要根據(jù)任務書選擇合適的元器件，在設計之前必須查閱大連的資料熟悉他們的功能，以便選擇符合要求的器件。而且

14、必須搞清楚每個元器件的內部結構、管腳圖、以及參數(shù)計算等。我認為在設計過程中培養(yǎng)的自學能力是十分難得的。通過這次對數(shù)字式秒表的設計與制作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于數(shù)字秒表的原理與設計理念。在此次的數(shù)字秒表設計過程中，我更進一步地熟悉了芯片的結構、管腳圖、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。而且這些知識是對我們大學生來說十分寶貴的實踐經驗，是無法在課堂上獲得的，是現(xiàn)今社會最重視的同時也是我們最需要提高的部分?？傮w來說，通過這次課程設計學習，我越發(fā)感覺電子設計不是死板的東西，是有很大科學性與藝術性的。不同芯片的使用，不同的接線方法，不同的變量，不同的實現(xiàn)思路，經過組合后幾乎可以稱之為藝術。這次課程設計使我對各種電路都有了大概的了解，也學會了常用仿真軟件的使用，在平時的