电子技术课程设计报告数字电子秒表设计.docx
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电子技术课程设计报告数字电子秒表设计
第一章引言1
1.1设计目的1
1.2设计任务内容1
1.3设计要求1
第二章数字电子秒表设计3
2.1仪器设备:
3
2.2电子秒表的基本组成和工作原理3
2.2.1电子秒表电路的基本组成框图3
2.2.2电子秒表设计电路图3
2.3芯片简介5
2.4PCB图及覆铜后的TopLayer和BottomLayer7
2.5各种仿真图10
第三章结论14
参考文献:
15
第一章引言
随着电子技术的发展,电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。
人们对它的认识也逐步加深。
在秒表的设计上功能不断完善,在时间的设计上不断的精确,人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。
电子秒表广泛应用于对运动物体的速度、加速度的测量实验,还可用来验证牛顿第二定律、机械能守恒等物理实验,同时也是用于对时间测量精度要求较高的场合。
秒表有机械秒表和电子秒表两类。
机械秒表与机械手表相仿,但具有制动装置,可精确至百分之一秒;电子秒表用微型电池做能源,电子元件测量显示,可精确至千分之一秒,广泛用于科学研究、体育运动及国防等方面。
在当今非常注重工作效率的社会环境中,定时器能给我们的工作、生活以及娱乐带来很大的方便。
随着集成技术的发展,尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展,数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。
随着现代社会的电子技术的迅速发展,要求我们要理论联系实际,数字电路课题设计的进行使我们有了这个好机会,通过这种综合性的训练,我们的动手能力、实际操作能力、综合知识应用能力得到了更好的提升。
本设计是基于数字电路和模拟电路的电子秒表设计思路及实现方法。
本设计中,充分利用数字电路的计数、现实的优良特性,使整个设计达到了比较满意的效果。
1.1设计目的
1.1.1巩固、深化和扩展理论知识与初步的专业技能。
1.1.2熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。
1.1.3建立分频的基本概念。
1.2设计任务内容
1.2.1完成数字电子秒表的设计,绘出电路原理图。
1.2.2搭接电子秒表整体实验电路。
1.2.3调教0.01秒信号源。
1.2.4测试电子秒表清零、开始计时、停止计时功能。
1.3设计要求
1.3.1以0.01秒为最小单位进行显示。
1.3.2秒表可显示0.01—99.99秒的量程。
1.3.3该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。
第二章数字电子秒表设计
2.1仪器设备:
元件名称
属性
数量
计数器
74HC160
8
译码驱动器
CD4511
4
电阻
——
32
晶体振荡器
1MHz
1
数码管
七段共阴极
4
与非门
——
4
开关
S1—S3
3
2.2电子秒表的基本组成和工作原理
2.2.1电子秒表电路的基本组成框图
如图1所示,它主要由晶体振荡器、计数器、译码器和数码显示器4个部分组成。
图1电子秒表电路的基本组成框图
2.2.2电子秒表设计电路图
如图2所示,这种电路可以计数到99.99s。
电路中的S1为启动开关,S2为停止开关,S3为复位开关。
采用1MHZ晶体振荡器得到基准脉冲信号,4个计数器[74HC160D
(1)—74HC160D(4)]进行10000分频,得到100Hz的信号。
再用4个计数器[74HC160D(5)—74HC160D(8)]进行计数,然后,经译码驱动器驱动数码管使其显示时间
图2电子秒表设计电路图
2.3芯片简介
1)BCD七段显示器译码器/译码器
ICCD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示器译码的包装。
其引脚图及真值表如下:
图3ICCD45111引脚功能图
图4CD4511真值表
LT:
做灯泡测试用,当LT=0,则不论其它输入状态为何,其输出abcdefg=1111111,使七段显示器全亮,即显示8,以便观测七段显示器是否正常。
当LT=1,则正常解码。
BI:
空白输入控制,当BI=0(LT为1时) 则不论DCBA之输入为何,其输出abcdefg皆为0,即七段显示器完全不亮,此脚可供使用者控制仅对有效数据译码,避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。
LE:
数据栓锁致能控制;在CD4511中,不但具译码功能,更具有数据栓锁的记忆功能。
当LE=0时(LT=1且BI=1),DCBA数据会被送入IC的缓存器中保存,以供译码器码;当LE=1时,则IC中的暂存器会关闭,仅保存原来在LE=0时的DCBA数据供译码器译码。
换句话说当LE=1时,不论DCBA的输入数据为何,皆不影响其输出,其输出abcdefg仍保留原来在LE由0转为1以前。
2)半导体数码管(数码显示器)
现在的许多电器设备上都有显示时间质子府的字符显示器,以直观的显示出电器设备的运行数据。
目前广泛使用的字符显示器是七段字符显示器,或称七段数码管。
常见的七段数码管有液晶显示数码管和半导体数码管两种。
半导体数码管是由七段发光二极管组成,简称LED。
图5是LED的引脚及其等效电路。
图5是LED的引脚及其等效电路
LED产品的种类繁多,有图5(b)、(c)所示的共阴极电路,常用的数码显示器有BS201,BS202等。
3)74HC160
74HC160是同步十进制计数器
其功能表和电路图如下:
74HC160(同步十进制计数器)的功能表
CLK
RD’
LD’
EP
ET
工作状态
X
0
X
X
X
置零
1
0
X
X
预置数
X
1
1
0
1
保持
X
1
1
X
0
保持(但C=0)
1
1
1
1
计数
图674HC160(同步十进制计数器)的电路图
2.4PCB图及覆铜后的TopLayer和BottomLayer
图7PCB图
图8覆铜后的TopLayer
图9覆铜后的BottomLayer
2.5各种仿真图
图10整体图
图11CD4511(译码器)仿真图
图11为CD4511的仿真图,此图从D到A依次计数0101,经过译码驱动器,在数码管上显示数字“5”。
图1274LS160(计数器)仿真图
图12为74LS160仿真图,此图计数从0000到1001的计数。
图13RS触发器的仿真图
图13为RS触发器仿真图,通过控制开关A的断开和闭合,从而使波形改变。
图14分频计的仿真图
图14为分频计的仿真图,得到波形如图,此图说明1片的频率是2片频率的10倍。
第三章结论
小结与体会:
现代社会的电子技术日新月异,这就要求我们要独立思考,理论联系实际,而此次数字电子技术课程设计为我们提供了这个机会。
此次设计主要考查了对数电技术基础知识的综合运用,通过设计和动手制作来考查我们的运用能力和动手能力,把在课堂上学到的理论知识运用到实际实践中来,巩固我们在课本上学到的理论知识,提高我们的逻辑思维能力和创新意识。
电子技术课程设计是电子技术基础这门课程的一个实践环节,是对所学电子技术理论知识的一次综合运用。
在本次设计过程中,要求我独自查阅资料,设计电路,完成课程设计说明书,这样可以在实践中训练我的工程素质,培养我的动脑、动手能力,提高我的综合能力。
两周的课程设计,留给我印象最深的是要设计一个成功的电路,必须要有扎实的知识基础,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。
要有耐心和毅力。
在整个电路的设计过程中,花费时间最多的是利用proteldxp2004做原理图和利用Multisim仿真,因为以前没有学过这个软件,所以我们要从头学起,自行摸索的学习。
在各个单元电路的连接上花费了大量时间。
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完美。
在利用proteldxp2004制作原理图时,我发现了好多问题,虽然设计电路是个很漫长的过程,但是与做原理图相比,那些都微不足道了。
且不说画原理图需要耗费很多时间和精力,而是当画完原理图再进行系统检查时出现的错误。
如果不能更正原理图中的错误,就不能将其传给PCB,做成PCB图。
那么我就花费了好多心思在修改原理图上。
通过了各种途径:
上网搜索问题的原因,去图书馆查找资料等等。
还好将原理图上的错误全部更正了,这一点还是让人比较欣慰的,毕竟努力没白费。
原理图做好后,就是PCB板,因为这个软件是以前从未接触过的,所以想把它学会还是要通过查资料来自己完成。
于是通过网上的视频教程,一步一步地终于还是把PCB板做出来了。
在仿真环节,利用Multisim软件进行画图,合理布局,利用仿真器件对电路进行检测和验证。
在这个过程中,自己不断发现问题,例如:
仿真时候达不到预期效果,这个其实是最麻烦的,因为这需要对每个元件用示波器进行检测。
这个过程既是锻炼动手能力又是锻炼思维能力的过程。
做完仿真之后,自己对Multisim的使用已经很熟练了。
论文的编辑也是一个难题,面对一堆做出来素材,如何把它们有条不紊地整合起来,这对一个人的布局和编排能力具有很大考验。
通过自己不断思考,设计不同方案,最终选择一个比较良好的方案进行,这是一个大量思索和实践的过程。
此次课程设计,虽然遇见不少难题,但是,收获还是比较丰富。
虽然投放了很多的精力和时间,夜以继日的来做这个设计感觉很累,但是成功了就会觉得比较欣慰。
这次课程设计对实践能力、思考能力以及论文写作能力都有很好的锻炼和提高。
参考文献:
[1]《数字电子技术基础》(第五版)阎石主编
[2]《电子技术基础》模拟部分(第五版)唐光华主编
[3]《ProtelDXP2004》应用与实例康兵主编
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- 电子技术 课程设计 报告 数字 电子 秒表 设计