數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)電子秒表大學(xué)論文

-1-課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生班級：自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號：設(shè)計(jì)名稱：電子秒表起止日期：2015.8.22——2015.9.05指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)要求：1.秒表由4個(gè)顯示器顯示，四位顯示“s”，其中顯示分辯率為0.01s，計(jì)時(shí)范圍是0—99秒99毫秒；2.具有清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、暫停計(jì)時(shí)及繼續(xù)計(jì)時(shí)等控制功能；3.控制開關(guān)為兩個(gè)：啟動(dòng)（繼續(xù)）/暫停記時(shí)開關(guān)和復(fù)位開關(guān)摘要秒表應(yīng)用于我們生活、工作、運(yùn)動(dòng)等需要精確計(jì)時(shí)的方面。它由剛開始的機(jī)械式秒表發(fā)展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計(jì)時(shí)精度越來越高，功能越來越多，構(gòu)造也日益復(fù)雜。本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)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(shí)鐘頻率為100Hz；計(jì)時(shí)最長時(shí)間為10min，6位顯示器，顯示時(shí)間最長為9m59.99s；系統(tǒng)設(shè)置啟／停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位鍵用來消零，做好計(jì)時(shí)準(zhǔn)備、啟／停鍵是控制秒表起停的功能鍵。針對上述設(shè)計(jì)要求，我們先前往校圖書館借閱了大量的數(shù)字電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中所需要的元件。其次安裝并學(xué)習(xí)了數(shù)字電路設(shè)計(jì)中所常用的Multisim仿真軟件，在課程設(shè)計(jì)過程的電路圖設(shè)計(jì)與電路的仿真方面幫助我們發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)電路方面的不足與錯(cuò)誤之處。關(guān)鍵字：555定時(shí)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器多諧振蕩器目錄19642第一章方案設(shè)計(jì)與論證 -5-9557第二章單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 -5-65252.1時(shí)鐘脈沖發(fā)生和控制信號 -5-53652.2啟動(dòng)與停止電路 -6-73132.3清零電路設(shè)計(jì) -7-11637第三章總電路工作原理及元器件清單 -7-215183.1電路完整工作過程描述（總體工作原理） -7-90003.2總原理圖：（見下圖3-1） -7-16668第四章主要芯片介紹 -9-24714.174LS00 -9-154284.174LS160 -9-25955第五章仿真 -10-13842自我評價(jià) -12-插圖清單圖1-1方案設(shè)計(jì)圖5圖2-1555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器6圖2-2啟動(dòng)與停止電路6圖2-3清零電路7圖3-1總原理圖8圖5-1電子秒表仿真結(jié)果圖110圖5-2電子秒表仿真結(jié)果圖211方案設(shè)計(jì)與論證總體分析：圖1-1方案設(shè)計(jì)圖如圖1-1所示，該電路需要4個(gè)十進(jìn)制的加計(jì)數(shù)器，一個(gè)555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，RS觸發(fā)器啟動(dòng)停止電路。由555多諧振蕩器產(chǎn)生100Hz的時(shí)鐘脈沖作為脈沖源（即0.01s為周期），通過與啟動(dòng)停止電路的輸出與非后作為信號源輸入至第一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即0.01s位的計(jì)數(shù)器。然后進(jìn)位至0.1s位的十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，以此類推逐個(gè)進(jìn)位。以此實(shí)現(xiàn)顯示分辨率為1s／100，計(jì)時(shí)最長時(shí)間為99、99，四位顯示器，顯示時(shí)間最長為99.99s，最后通過4個(gè)顯示LED數(shù)碼管輸出。單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算2.1時(shí)鐘脈沖發(fā)生和控制信號由集成電路定時(shí)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tp1，即uc從(1/3)Ucc充電上升到(2/3)Ucc所需的時(shí)間：tp1≈（R1＋R2）Cln2＝0.7（R1＋R2）C脈沖寬度tp2，即uc從(2/3)Ucc放電下降到(1/3)Ucc所需的時(shí)間：tp2≈R2Cln2＝0.7R2C振蕩周期：T=tp1+tp2＝0.7(R1＋2R2)C因此，令R1=1KΩ,R2=1KΩ,輸出頻率為100Hz即T=0.01s，則可求出C=4、8μF。得下圖2-1中100Hz的555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器：圖2-1555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器從3腳(OUT)輸出100Hz的脈沖信號。2.2啟動(dòng)與停止電路如圖：圖2-2啟動(dòng)與停止電路當(dāng)開關(guān)接低電平即斷開時(shí)，使計(jì)時(shí)器處于暫停狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)接高電平即閉合時(shí)，使計(jì)時(shí)器處于啟動(dòng)狀態(tài)。因此這個(gè)開關(guān)為“啟動(dòng)/暫停”按鍵。2.3清零電路設(shè)計(jì)如圖:圖2-5清零電路當(dāng)開關(guān)接低電平即斷開時(shí)，所有計(jì)數(shù)器清零；當(dāng)開關(guān)接高電平即閉合時(shí)，所有計(jì)數(shù)器正常工作。第三章總電路工作原理及元器件清單3.1電路完整工作過程描述（總體工作原理）電路通過555多諧振蕩器產(chǎn)生的100Hz時(shí)鐘脈沖經(jīng)過啟動(dòng)與暫停開關(guān)輸入到第一個(gè)計(jì)數(shù)器即0.01s位的74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器使其進(jìn)行頻率為100Hz的十進(jìn)制加法運(yùn)算。并進(jìn)位至下一位0.1s位的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，頻率縮減為10Hz。以此類推依次進(jìn)位至最高位，并以4個(gè)LED數(shù)碼管將計(jì)數(shù)器輸出的信號顯示出來。當(dāng)“啟動(dòng)/停止”開關(guān)處于低電平時(shí)計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)，即暫停；當(dāng)開關(guān)處于高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)正常工作。而清零開關(guān)為低電平時(shí)，所有計(jì)數(shù)器清零；處于高電平時(shí)所有計(jì)數(shù)器可正常工作。3.2總原理圖：（見下圖3-1）圖3-1總原理圖第四章主要芯片介紹Inputs輸入Ouput輸出ABYLLHLHHHLHHHL4.174LS0074LS00功能為四2輸入與非門其真值表及管腳圖為：4.274LS16074LS160十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器(異步清零)其真值表如下(H:高電平，L:低電平，↑:上升沿，X:任意，D0~D3:A~D穩(wěn)態(tài)輸入電平)輸入輸出CrLDS1S2CPABCDQAQBQCQDLXXXXXXXXLLLLHLXX↑D0D1D2D3D0D1D2D3HHHH↑XXXX計(jì)數(shù)數(shù)HHLXXXXXX保持持HHXLXXXXX保持持第五章仿真按照上面的總電路圖建立仿真電路，觀察計(jì)數(shù)器上面的輸出，下面的圖就是仿真的輸出結(jié)果圖5-1電子秒表仿真結(jié)果圖1圖5-2電子秒表仿真結(jié)果圖2自我評價(jià)經(jīng)過這次的數(shù)字電子秒表課程設(shè)計(jì)后，我從中學(xué)到了好多東西。在我上了一個(gè)學(xué)期的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)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(xué)過的電路課和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課，我可以獨(dú)立完成數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)了，不過當(dāng)中還是遇到許多不懂的問題。通過這次自己動(dòng)手的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)數(shù)字電子電路的一般方法，還進(jìn)一步熟悉數(shù)字電子器件的使用。這個(gè)課程設(shè)計(jì)課我還不是很熟悉，第一次做難免會(huì)感到陌生，而且對很多基本的東西都不是很清楚，在一定程度上影響了我的課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，希望能在以后的時(shí)間里認(rèn)真學(xué)習(xí)好這些基礎(chǔ)的東西。我對這個(gè)課程設(shè)計(jì)課有著