秒計數(shù)器技術(shù)報告.doc

西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院秒計數(shù)器技術(shù)報告 系部：電子工程系專業(yè)：電子信息工程技術(shù)指導(dǎo)老師：余平生 同組人員：田雪姣 李長超苗根鎖 楊波浪 宋振國 2011年5月20日 摘要本電路由兩個四位二進制加法計數(shù)器74LS160、兩個譯碼器7447、兩個LED數(shù)碼管及555振蕩電路電路組成。在電路用中兩個74LS160來顯示099秒，秒時鐘信號輸入秒十位的脈沖輸入端，計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)計到10時向秒個位計數(shù)器送清零信號使其清零，同時向秒十位計數(shù)器的脈沖輸入端送進位脈沖，當(dāng)計到第99秒時兩個計數(shù)同時清零使其重新開始計數(shù)。關(guān)鍵詞振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、譯碼顯示電路目錄（一）技術(shù)要求（二）總體方案設(shè)計（三）單元電路設(shè)計1振蕩電路2分頻電路3閃爍電路4計數(shù)電路5譯碼顯示電路（四）安裝調(diào)試（五）報告總結(jié)一、設(shè)計任務(wù)與要求1設(shè)計一個有 “分”、“秒”顯示功能的電子鐘。2計時100秒3并在電路板上進行組裝、調(diào)試。 4畫出電路原理圖（或仿真電路圖）。5電路仿真與調(diào)試。具體要求：1.畫出總體設(shè)計框圖，以說明秒表由哪些相對獨立的功能模塊組成，標出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。2.設(shè)計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。3.選擇合適的元器件，設(shè)計、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在確保電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的測試和故障排除。在線路板上接線驗證、調(diào)試各個功能模塊的電路。4.在驗證各個功能模塊基礎(chǔ)上，對整個電路的元器件和布線，進行合理布局，進行整個數(shù)字鐘電路的接線調(diào)試。制作要求： 自行裝配、接線和調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)分析問題所在，加以解決。編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。二總體方案設(shè)計秒計數(shù)器由信號發(fā)生器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器及顯示器、閃爍燈等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，我們用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒脈沖信號送入計數(shù)器，計數(shù)器采用4位二進制的計數(shù)器74160，它具有異步清零功能，將精確信號輸入譯碼顯示電路，用7447譯碼，將信號輸入譯碼顯示電路，譯碼顯示電路將計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼顯示。振蕩電路分頻電路閃爍電路計數(shù)電路譯碼電路顯示電路實驗電路流程圖模擬實驗電路圖三、單元電路設(shè)計1振蕩電路（圖1：555振蕩器）振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準確程度，在設(shè)計中選用555構(gòu)成振蕩器電路。555多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。“多諧”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。在這里為電路提供振蕩信號。555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖1所示：圖中電容C1、C2和電阻R1和R2作為振蕩器的定時元件，決定著輸出矩形波正、負脈沖的寬度。定時器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連；集電極開路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過C2電容接地。多諧振蕩器的工作波形如圖6-11(b)所示：電路接通電源的瞬間，由于電容C來不及充電，Vc=0v，所以555定時器狀態(tài)為1，輸出Vo為高電平。同時，集電極輸出端（7腳）對地斷開，電源Vcc對電容C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩(wěn)態(tài)的維持時間取決于RC充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T10.7(R1+R2)C；暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，即輸出Vo的負向脈沖寬度T20.7R2C。因此，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱矩形波的占空比，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2R1，則D1/2，即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。2.分頻電路（圖2）CC4040分頻器分頻電路能將高頻脈沖變換為低頻脈沖，它可由觸發(fā)器以及計數(shù)器來完成。由于一個觸發(fā)器就是一個二分頻，N個觸發(fā)器就是 2n個分頻器。如果用計數(shù)器作分頻器，就要按進制數(shù)進行分頻CC4040是12位二進制串行計數(shù)器，所有計數(shù)器位為主從觸發(fā)器。計數(shù)器在時鐘下降 沿進行計數(shù)，CR為高電平時，對計數(shù)器進行清零。由于在時鐘輸入端使用斯密特觸發(fā)器，對脈沖上升和下降時間無限制。所有輸入和輸出均經(jīng)過緩沖。4040引腳圖3.閃爍電路該電路包括一個LED發(fā)光二極管，電阻及地線，主要功能是每秒鐘閃爍一次，和數(shù)碼管數(shù)字跳動一致。4. 計數(shù)電路（圖3計數(shù)電路）整個計數(shù)器電路由個位計數(shù)器和十位計數(shù)器組成，它們都采用十進制計數(shù)器1、74LS160，是一個4位二進制的計數(shù)器，它具有異步清除端，與同步清除端不同的是，它不受時鐘脈沖控制，只要來有效電平，就立即清零，無需再等下一個計數(shù)脈沖的有效沿到來。具體功能如下：1).異步清零功能 只要（CR的非）有效電平到來，無論有無CP脈沖，輸出為“0”。在圖形符號中，CR的非的信號為CT=0，若接成七進制計數(shù)器，這里要特別注意，控制清零端的信號不是N-1（6），而是N（7）狀態(tài)。其實，很容易解釋，由于異步清零端信號一旦出現(xiàn)就立即生效，如剛出現(xiàn)0111，就立即送到（CR的非）端，使狀態(tài)變?yōu)?000。所以，清零信號是非常短暫的，僅是過度狀態(tài)，不能成為計數(shù)的一個狀態(tài)。清零端是低電平有效。（74160引腳圖）2).同步置數(shù)功能 當(dāng)（LD的非）為有效電平時，計數(shù)功能被禁止，在CP脈沖上升沿作用下D0D3的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器并呈現(xiàn)在Q0Q3端。若接成七進制計數(shù)器，控制置數(shù)端的信號是N（7）狀態(tài)，如在D0D3置入0000，則在Q0Q3端呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是0110。2、740074ls00從屬于TTL門系列.它是一個內(nèi)部含有四個雙輸入的與非門芯片.其14腳接+5v電壓;7腳接地;其功能表達式可記為: 當(dāng)AB都為高電平1時輸出為高電平0;當(dāng)AB都為低電平0時輸出為高電平1;當(dāng)AB異同時:即,一個為低電平0一個為高電平1時輸出為高電平1其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示: (7400引腳圖)5. 譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將秒、分、計數(shù)器的輸出代碼進行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動七段共陽數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS47。工作電壓5V，74LS47是BCD-7譯碼器/驅(qū)動器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將秒、分、時計數(shù)器的每位輸出分別送到相應(yīng)七段譯嗎管的輸入端，便可以進行不同數(shù)字的顯示。在譯碼管輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)電阻R作為限流電阻。（7447引腳圖）（數(shù)碼管引腳圖）四 安裝調(diào)試1.振蕩頻率調(diào)節(jié) 振蕩頻率是否約為lHz 調(diào)試振蕩器電路，用示波器觀察振蕩頻率輸出。2.分頻器調(diào)節(jié) 將振蕩輸出頻率送入各分頻器，觀察其輸出頻率是否符合設(shè)計要求3計數(shù)器和顯示器測試 將1Hz脈沖信號分別送入各級計數(shù)器的輸入端，通過顯示，觀察計數(shù)器和顯示器是否工作正常3.校準測試 調(diào)好計數(shù)電