#电子秒表课程设计报告

课程设计（综合实验）报告2011—2012年度第一学期名称：数字电路实验题目：电子秒表设计院系：电气与电子工程学院班级：通信XXXX班学号：XXXXX学生姓名：XX指导老师：XX设计周数：一周成绩：日期：2012年1月2日一、实验目的1.学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器、译码器显示等单元电路的综合应用。2.熟悉555定时器的使用以及相关电路的设计，巩固RS触发器的功能以及特性，熟悉RS触发器的使用和设计。3.学习电子秒表的调试方法。二、实验要求1.利用555定时器制作一个频率为50HZ的时钟发生装置。2.通过二五十进制计数器制作时钟分频电路，输出0.1秒到9.9秒的计数脉冲。3.通过分频电路，输出周期为0.1s的计数脉冲。4.利用74LS248和数码显示器接受分频电路输出的计数脉冲，并显示出来。5.使用基本RS触发器制作电子秒表的控制开关，实现开始计数，停止并保持计数和清零重新开始计数的功能。三、总体方案设计1.整体设计布局框图如下图所示。整体设计布局框图2.模块总体方案设计1)555时钟发生模块设计。利用555定时器实现多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能，通过调节电路中电阻电容值使多谐振荡器的输出信号频率为50Hz。为设计方便，取R1=100K，R2=100K可调电阻，C=0.1uF构成一个能产生周期为0.02s（频率为50Hz）的脉冲的多谐振荡器。2)分频电路模块。利用74LS290将输入为50Hz频率的时钟脉冲进行5分频变为10Hz的信号输出，即周期为0.1s。将555定时器的输出端接入一个74LS290五进制端的时钟输入端2CP，正确连接电路，五进制端最高位输出和RS触发器的输出Q的与非控制输出即所需脉冲。3)输出及显示模块利用3个74LS160分别连接成十进制计数器，并通过三个数码显示器显示0.1——99.9s的秒表数值。其中将分频电路输出的所需脉冲接入第一个芯片的时钟输入端，并将第一个芯片的四个对应输出接入相应的数码显示器的相应端，构成秒表的小数部分。第一个芯片的进位输出端再接入第二个芯片的时钟输入端，同第一片芯片，构成电子秒表的个位显示，同理连接第三个芯片，构成电子秒表的十位显示。4)控制电路设计。利用基本RS触发器生成控制电路：S有效时，则Q端输出高电平，控制信号输出到分频电路，实现了“开始计数”；同时Q非端输出的低电平使“清零并准备重新开始计数”无效；R有效时，则时钟信号被屏蔽，电子秒表保持当前数值不变，同时允许“清零并准备重新开始计数”信号输入。先由两个与非门构成基本RS触发器，再引入一对原反变量作为触发器RS端的输入，因为该设计中无需触发器保持状态，这样始终有RS=0，所以便成功避免了出现不定状态情况。在引入一个清零输入，同非Q端与一个与非门相连作为每个74LS160清零端输入，实现了在开始计数时，清零无效；暂停计数时，允许清零重新计数操作的功能。3.所需的元器件。（1）555定时器其结构功能如图555内部结构及引脚图RSTTHRTRIOUTTD0XX0导通12\3VCC1\3VCC0导通12\3VCC1\3VCC不变不变12\3VCC1\3VCC1截止12\3VCC1\3VCC1截止555功能真值表振荡电路是数字秒表的核心部分，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率R1.R2.C决定了多谐振荡器的周期，即决定了形成的方波的频率利用闭合回路中的负反馈作用可以产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡，只要负反馈作用足够强。为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻。（2）基本RS触发器用集成与非门构成基本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。（3）计数器芯片（74LS160,74LS290）三．课程设计总结1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和连接图以及芯片上的选择。这个方案总共使用了74LS290一个，74LS160三个，数码显示器三个，555定时器各一个。2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。4、经过几天的上机，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！5、此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。6、在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！五.附录元器件清单：序号名称型号数量备注1计数器74LS2904——2555定时器LM555CH1——3与非门74ALS00M4——8开关SPST3——9电阻RESISTOR13KΩ111470Ω14七段译码显示器DCD-HEX4——16电容CAP10.001uF1711nF电路原图：5VVCCU11DIS7OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCC555_VIRTUALR11kohmR21kohmC19.52uFC20.001uFU295841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74290NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U374LS160DU6DCD_HEX4321QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U474LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U574LS160DU7DCD_HEX4321U8DCD_HEX4321U9A74LS00D123U9B74LS00D456U11A7409N123U9C74LS00D9108cKey=CrKey=RU10A74LS00N123U10B74LS00N456U12A7400N123参考文献：《数字电子技术基础》