数字式电子秒表的电子课程设计.docx
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数字式电子秒表的电子课程设计.docx
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数字式电子秒表的电子课程设计
机械与电子工程学院
课程设计报告
课程名称数字电子技术课程设计
设计题目数字式电子秒表
所学专业名称电子科学与技术
班级
学号
学生姓名
指导教师
2012年6月2日
机电学院数字电子技术课程设计
任务书
设计名称:
数字式电子秒表
学生姓名:
指导教师:
起止时间:
自2012年5月12日起至2012年6月2日止
一、课程设计目的
1).熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;
2).了解计时器主体电路的组成及工作原理;
3).学习数字电路中基本555定时器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。
二、课程设计任务和基本要求
设计任务:
1).设计好完整的操作方案。
2).对电路的原理进行简要分析。
3).在Multisim仿真软件中绘制出完整仿真电路图。
并且尽可能地使整个电路简洁、整齐、一目了然。
4).对设计的电路进行调试,完成课程设计应达到的目的.
基本要求:
1).有明确的设计方案使操作简便易行。
2).设计一个具有时、分、秒的数字显示计时器。
3).具有校时、校分的功能。
4).通过开关功能实现清零、暂停等功能的有效转换。
5).在仿真软件中进行调试检测完成课程任务。
6).按规定格式写出课程设计报告书。
机电学院数字电子技术课程设计
指导老师评价表
院(部)
机电学院
年级专业
学生姓名
学生学号
题目
数字式电子秒表
一、指导老师评语
该同学设计的是数字式电子秒表,用555多谐振荡器产生1HZ的方波信号输出到秒的个位74LS160的CLK,74LS160开始计数,当计数器计到9时再来一个脉冲信号秒的十位进一同时各位清零,当秒的十位计到5时再来一个秒个位的进位脉冲秒的十位进位清零。
功能基本满足设计要求,文章结构较合理,书写格式规范。
指导老师签名:
年月日
二、成绩评定
优秀
指导老师签名:
年月日
目录
摘要与关键字........................................................................1
1.原理分析........................................................................2
1.1时钟发生单元.................................................................2
1.2记数单元.......................................................................2
1.3译码显示单元....................................................................3
1.4控制单元........................................................................3
1.4.1启动(继续)/暂停记时关....................................................3
1.4.2清零开关...................................................................3
1.5.在MULTISIM中进行仿真..........................................................3
2:
电路的仿真设计.....................................................................4
2.1仿真电路图......................................................................4
2.2在MULTISIM中进行仿真............................................................6
3.总结................................................................................6
3.1设计成果.........................................................................6
3.2思考感悟..........................................................................6
参考文献..............................................................................7
附录..................................................................................8
数字式电子秒表
摘要:
电子秒表是现实生活中的很常见的装置,常见的电子秒表种类很多,其主要运用于运动中。
数字式电子秒表是常见的电子秒表中的一种,它有显示更直观等好处。
本次课程设计采用现代数字电路设计方法应用Multism进行设计并仿真。
从总体设计框图开始,将设计任务逐步分解,直到可以用标准的集成电路部件实现,然后将各部件联结成系统,通过Multism进行设计的分析综合和时序仿真验证。
本文在原理简要处,还加入了程序设计中用到的几种集成元件的管脚图,以及简单介绍了这些元器件所能实现的功能。
先后设计出了计秒、计分和计时电路,并完成了初步的调试与仿真。
最后,在分析时序仿真结果的基础上,对设计电路进行进一步的修改和完善,已达到对设计电路正确运行且学会运用Multism电路设计与仿真的目的。
操作步骤与解释:
(1)启动仿真电路,可观察到数字时钟的秒位开始计时,计数到60后复位为0,并进位到分计时电路。
(2)观察到数字时钟的分位开始计时,计数到60后复位为0,并进位到时计时电路(3)开关J1可控制时计时电路的方式选择。
(4)控制键可控制秒脉冲直接引入时、分计数器。
(5)出现整点,即时计数器发生变化。
关键词:
计数器;555定时器;多谢振荡器;课程设计
1.原理分析
电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来,因此要有时钟发生器,记数及译码显示,
其中:
(1)时钟发生器:
利用555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100HZ的脉冲;
(2)记数器:
对时钟信号进行记数并进位,分和秒之间60进制,时和分之间60进制;
(3)译码器:
对脉冲记数进行译码输出到显示单元中;
(4)显示器:
采用6片LED显示器把各位的数值显示出来,是秒表最终的输出,有时、分和秒位;
(5)控制器:
控制电路是对秒表的工作状态(记时开始/暂停/继续/复位等)进行控制的单元,可由触发器和开关组成。
1.1时钟发生单元
时钟发生器可以采用555定时器构成的多谐振荡器,555定时器是一种性能较好的时钟源,切构造简单,采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。
图1-1555_VIRTUAL引脚图
555定时器是一种功能强,使用灵活,应用广泛的集成电路,通常只要外接少量的外围元件就可以很方便的构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等多种电路,被广泛应用于电子控制,电子检测,仪器仪表,家用电器等方面.因输出要求为100HZ的,选择占空比为55%,可根据T=()Cln2=0.01可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号,即T=0.01S的时钟源,当基本RS触发器Q=1时,门5开启,此时100HZ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。
1.2记数单元
记数器74HC160N等都能实现十进制记数,本设计采用六十进制加法计数器74HC160N构成电子秒表的计数单元,555定时器构成的多谐振荡器作为计数器的时钟输入。
计数器及计数器接成8421码十进制形式,其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接,可显示0.01~0.09秒;0.1~0.9秒计时,四个计数器也接成8421码十进制形式,十进制计数器和六进制计数器接成60进制的形式,实现秒对分的进位。
图中所示电路中,秒计数器和分计数器各由一个十进制计数器(个位)和一个六进制计数器(十位)串接组成,形成两个六十进制的计数器,其中个位计数器接成十进制形式。
十位计数器选择QB和QC做反馈端,经与非门输出至控制清零端CLR;接成六进制形式(计数至0110时清零)个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式,将个位进位输出端RCO接至十位计数器的时钟信号输入端CLK,完成个位对十位计数器的进位控制。
将十位计数器的反馈清零信号经非门输出,作为六十进制的进位输出脉冲信号,即当计数器计数至60时,反馈清零的低电平信号输入CLR端,同时经非门变成高电平,在同步级方式下,控制高位计数器计数。
图1-2记数器74HC160N引脚功能图
1.3.译码显示单元
74HC160N是BCD码到七段码的显示译码器,它可以直接驱动共阴极数码管。
它的管脚图如图5所示.显示器用DCD_HEX共阴极LED显示器.
图1-3DCD_HEX共阴极LED显示器引脚功能图
LED显示屏(LEDpanel),是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
通过发光二极管芯片的适当连接(包括串联和并联)和适当的光学结构。
可构成发光显示器的发光段或发光点。
由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。
通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器,而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。
1.4.控制单元
1.4.1启动(继续)/暂停记时开关
它的一路输出作为单稳态触发器的输入,另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关(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,为计数器启动作好准备。
由1变0,送出负脉冲,启动单稳态触发器工作。
1.4.2清零开关
通过开关对每个计数器的R0
(2)给以高电平能实现系统的清零。
1.5.在MULTISIM中进行仿真
(其原理在电路仿真设计中体现。
)
2:
电路的仿真设计
2.1仿真电路图
电路在MultiSIM10.0中进行仿真。
电路图及参数如下图所示。
先实现计时器计分电路,然后实现电路有计时、分功能。
图2-1实现秒计时
图2-2实现计分、秒功能
图2-3实现计时、分、秒功能
2.2在MULTISIM中进行仿真
将各个芯片在MULTISIM10中连接并进行仿真,仿真如图2-1、2-2、2-3所示,结果正确。
(1)启动仿真电路,可观察到数字时钟的秒位开始计时,计数到60后复位为0,并进位到分计时电路。
(2)观察到数字时钟的分位开始计时,计数到60后复位为0,并进位到时计时电路
(3)开关J1可控制时计时电路的方式选择。
(4)控制键可控制秒脉冲直接引入时、分计数器。
(5)出现整点,即时计数器发生变化。
在仿真过程中,由于输出端口连接时选择有多样性,所以在仿真过程中不能有效的得到所需仿真图,解决的办法就是要认真检查所连接的电路图,看所接的元件单元是否真确,电源脉冲信号是否接地,元件输出端口接的是否合理等。
还存在着电阻、电容等器件在通有电流后,温度会升高,会影响其器件的准确性,所以在仿真过程中存在误差。
3.总结
3.1设计成果
实现了电路的仿真模拟,设计结果达到了此次课程设计的基本要求,完成了本次课题的设计任务。
3.2思考感悟
为了更好完成电子技术的课程设计,付出了自己最大的努力,相关知识的缺乏给我的设计过程带来很大困难。
课程设计的这段时间是我这学期过的最充实的,一面看教科书,一面通过网络查找资料。
学习数字电路中基本555定时器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。
为了尽快掌握它的仿真用法,我照着原理图一步一步做,终于知道了如何操作,也知道了怎么通过计算机进行电路的仿真。
尤其是在做555定时器构成的多谐振荡器的过程中,输出端接口处连接错误体现的尤为明显,在与同组同学的交流下得到了及时的更正,随后在经过多次运行试验成功的完成了电路图的仿真。
通过这次课程设计,我明白了一个团队精神的重要性,因为从头到尾,都是大家集体出主意,来解决中间出现的各种问题。
从原理图的最终敲定,到波形的仿真,这都是大家分工合作的结果,正是因为大家配合得默契,每项工作都完成得很棒,衔接得很好,才使我们很快的完成了任务。
尽管现在只是初步学会了电子技术中秒表的设计,离真正掌握还有一定距离,但课程设计的这段时间确实令我受益匪浅,更重要的是我又多掌握了一门新的知识。
成功就是在不断探索和求实中得到的,学习也是如此。
希望可以通过电子技术课程设计的学习更加了解自己的不足,在以后的学习中可以克服不足,争取做得更好,更成功。
参考文献
[1]阎石.《数字电子技术基础》(第四版).高等教育出版社,
[2]彭介华《电子技术课程设计指导》高等教育出版社,2002
[3]陈大钦《电子电路实验、设计、仿真》高等教育出版社,2002
[4]杨欣、王玉凤《基于Multisim10电路设计与仿真》
附录:
所用元件
元件名称
元件数目
555定时器
1
DCD_HEX共阴极LED显示器
6
74HC160N
6
74LS00N
4
74LS04D
4
脉冲信号源
1
双向开关
7
单向开关
1
电容
1个10μF
电容
1个3.0μF
电阻
1个3.3kΩ
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 数字式 电子 秒表 课程设计
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