数字秒表课程设计报告Word格式文档下载.docx

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五．器件选择9

六．设计电路图9

七．安装与调试9

八．设计心得与体会10

九．参考文献11

十．附录（实物图、原理图）12

摘要：

本文的数字秒表设计是利用数字电路，实现时、分、秒计时功能的装置。

具有较长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。

关键词：

计时精确计数器显示器74LS160

引言：

在科技高度发展的今天，集成电路和计算机应用得到了高速发展。

尤其是计算机应用的发展。

它在人们日常生活中已逐渐崭露头角，大多数电子产品多是有计算机电路组成，如：

手机、mp3等。

而且将来的不久他们的身影将会频繁的出现在我们身边。

各种家用电器多会实现微电脑技术。

电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。

本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。

秒表在很多领域充当一个重要角色。

在各种比赛中对秒表的精确度要求很高，尤其是一些科学实验，他们对时间精确度达到了几纳秒级别。

一．设计目的

1.了解数字秒表的主体电路的组成及工作原理；

2.熟悉集成电路及有关电子原件的使用；

3.学习和掌握数字电路中的时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用；

4.掌握电子电路一般设计方法和设计流程；

5.掌握protel等绘图软件的使用。

二．设计总体框图

三．设计原理及说明

数字秒表具有操作方便、使用简单、计数精准等使用优点，在日常生活中的到了广泛认可和使用。

数字秒表的设计属于中规模集成芯片设计。

本设计中CP脉冲采用555多谐振荡方波脉冲，频率为100Hz。

如果需要更精确的计数条件，可以选择石英晶振输入。

主计时电路采用3片74LS160构成的同步清零计数器，毫秒计数级为100进制，即毫秒计数100次向上进1，依此类推，秒计数为60进制。

输出为3片7448芯片匹配3枚共阴极数码管。

其中最小计时精度为0.01S（即10mS），能满足一般的计时场合使用。

最大计时时长为59秒9，超过1分钟重新从0开始计数。

暂停功能采用阻断CP脉冲输入设置，具有较高的优先级。

清零功能用与非门并联计数器同步清零（清零时控制脉冲为高，计数器内部清零脉冲为无效的高状态，计数器被强制清零），由双向开关控制，在任意时间可以使用（不管暂停与否）。

四．单元电路设计

1.555定时器

555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它能方便的构成施密特触发器、单稳态触器和多谐振荡器。

它的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，输出驱动电流大约为200mA，因而它的输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。

由于使用灵活方便，所以它在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域得到广泛的应用。

实验所需信号时频率为100Hz的信号，周期为0.01s的信号源。

555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下：

RST

THR

TRI

OUT

TD

X

0

导通

1

>

2/3VCC

1/3VCC

<

不变

截止

注明：

6脚为THR，触发器输入端，低电平有效。

2脚为TRI，阀值输入端，高电平有效。

4脚为RST，总复位端，低电平有效。

7脚为DIS，放电端。

5脚为CON，控制端。

1脚接地，8脚接电源。

3脚为输出端。

TD为内部三极管。

2.十进制BCD码计数器74LS160

计数器是数字系统中使用最多的时序电路。

它是由触发器和控制门组成。

它不仅可以用来计数，还可以用于数字系统的定时、分频执行数字运算等。

计数器的种类繁多，分类方法也有多种。

按计数器中的触发器翻转次序可分为异步和同步计数器；

按计数器的编码方法分为二进制、十进制和其它进制计数器；

按计数过程中的数字增减分为加法与减法计数器。

本次课设所用的74LS160就是同步置数、异步清零的。

因为74LS160兼有异步清零和同步置数功能，所以置零法和置数发均可采用。

74LS160的管脚图及功能表如下：

1X

20

11

XXX

XX

0XX

X0X

11

XXXX

DCBA

0000

DCBA

保持

计数

74LS160为异步清零计数器，即RD端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为“0”，功能表第一行。

74LS160具有同步预置功能，在

端无效时，

端输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA,即所谓“同步”预置功能（第二行）。

RD和LD都无效，ET或EP任意一个为低电平，计数器处于保持功能，即输出状态不变。

只有4个控制输入都为高电平，计数器实现模10加法计数。

=1001时，RCO=1。

3.74LS48译码显示器

本设计中选用的74LS48是BCD码七段译码器兼驱动器，输出端（Ya－Yg）为高电效，可驱动共阴极LED显示器。

74LS48引脚图

7448功能表

十进制数或功能

输入

LTRBIDCBA

BI/RBO

输出

abcdefg

备注

0

H

1

2

3

4

5

6

7

8

9

BI

L

RBI

00

LT

4.七段数码管（共阴）

显示器采用七段发光二极管显示器，它可直接显示出译码器输出的十进制数。

七段发光显示器有共阳和共阴两种接法。

与74LS48译码器配套的显示器为共阴型。

七段显示器的外引线排列图和7段数码管结构分别如图。

数码显示与发光段之间的对应关系如下表所示。

BCD数码管

显示数码

发光管

BCD码

0000

abcdef

0101

5

acdfg

0001

bc

0110

6

cdefg

0010

2

abdeg

0111

7

abc

0011

3

abcdg

1000

8

abcdefg

0100

4

bcfg

1001

9

abcfg

七段数码管内部结构介绍（共阴）:

七段数码管内部由发光二极管构成。

在发光二极管两端加上适当的电压时，就会发光。

五．器件选择

74LS1603片74LS483片

七段管3片1k欧电阻28个

双向开关9个555定时器1个

导线若干

六．设计电路图

七．安装与调试

故障1：

脉冲发生器（晶体振荡器构成的多谐振荡器）没法实现0.01s的脉冲信号。

排除方法：

适当的选取定值电阻、电容的大小、检查线路是否接线正确。

故障2：

数码管不显示

排除方法：

检查LED数码管接入是否错误，检查接入保护电阻是否正确检查译码器和计数器是否连接正确。

故障3：

数码管显示后，分进位显示错误，无法正常进位

排除方法：

检查各个进位线路是否正常连接，六十进制是否正常。

故障4：

不能正常分频

检查74LS160做分频器是的引脚是否正确。

故障5：

数码管显示乱码。

对计数器正确接线，调整数码管的阴阳极接线（按共阴极

接线方法接线）。

故障6：

八段器的LED数码管的小数点无法显示。

此次设计选择的数码管是共阴极的。

在小数点对应的管脚与电源之间接一个10 

欧姆的电阻。

八．设计心得与体会

历时两周的课程设计终于结束了，这给我带来很多感受和体会。

在自己动手设计实物时，我才体会到要有一定的知识基础和一些辅助的课外知识，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。

我们在设计总电路结构和各个单元电路的连接上花费了大量时间。

动手过程中，我深刻的体会到在设计过程中，要考虑到各个元器件的功能和特性，要翻阅大量资料，参考别人的经验，只有这样才能把自己的电路设计的成功。

通过这次对数字式秒表的设计与制作，令我逐渐了解并明白设计电路的程序，也让我了解了关于数字秒表的设计结构和原理，更进一步地熟悉了芯片的结构、管脚图、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

而且这些知识是对我们大学生来说十分宝贵的实践经验，是无法在课堂上获得的，是现今社会最重视的同时也是我们最需要提高的部分。

在设计电路中完成电路图只是完成了设计的一小部分，更加困难的是对电路的验证和纠错，在这过程中我接触到了很多未接触过的检查方法和思想。

接线的时候一定要细心，不要接错，同时也要学会如何判别芯片的功能，要是芯片不具备要求的功能，或者，不匹配，即使接线再正确也出不来结果。

最后总结一下，通过这次课程设计学习，我感觉电子设计不是一件简单易行的事情，是有很大学问的。

通过芯片的使用，和或复杂或简单的接线方法，不同的变量，一样的实现思路。

然后，这次课程设计令我对电路设计都有了更加深入的了解，在平时的理论学习中遇到的问题都大概解决了，提高了我的对问题的思考能力和想象能力还有对问题的分析能力，培养了我对学习的兴趣，为以后的学习打下了好的开端，我受益匪浅。

同时，让我明白：

电子设计是说简单不简单说难不难的一门课程，而我们只有通过自己动手实际操作才会有深刻理解，所以在这里感谢课设指导老师的指导和帮助过我的同学们。

九．参考文献

1余孟尝.数字电子技术基础简明教程高等教育出版社

2.康华光.电子技术基础：

数字部分第4版.高等教育出版社

3网上资料

附录：

（实物图、原理图）