電子技術(shù)課程設(shè)計報告數(shù)字電子秒表設(shè)計

1、目錄第一章 引言11.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計任務(wù)內(nèi)容11.3 設(shè)計要求1第二章 數(shù)字電子秒表設(shè)計32.1 儀器設(shè)備：32.2 電子秒表的基本組成和工作原理32.2.1 電子秒表電路的基本組成框圖32.2.2 電子秒表設(shè)計電路圖32.3 芯片簡介52.4 pcb圖及覆銅后的top layer和 bottom layer72.5各種仿真圖10第三章 結(jié)論14參考文獻(xiàn)：15第一章 引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的運用也越來越廣泛。人們對它的認(rèn)識也逐步加深。在秒表的設(shè)計上功能不斷完善，在時間的設(shè)計上不斷的精確，人們也利用了電子技術(shù)以及相關(guān)的知識解決了一些實際問題。電子秒表廣泛應(yīng)用于對運

2、動物體的速度、加速度的測量實驗，還可用來驗證牛頓第二定律、機(jī)械能守恒等物理實驗，同時也是用于對時間測量精度要求較高的場合。秒表有機(jī)械秒表和電子秒表兩類。機(jī)械秒表與機(jī)械手表相仿，但具有制動裝置，可精確至百分之一秒；電子秒表用微型電池做能源，電子元件測量顯示，可精確至千分之一秒，廣泛用于科學(xué)研究、體育運動及國防等方面。在當(dāng)今非常注重工作效率的社會環(huán)境中，定時器能給我們的工作、生活以及娛樂帶來很大的方便。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，尤其是中、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會的電子技術(shù)的迅速發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)

3、系實際，數(shù)字電路課題設(shè)計的進(jìn)行使我們有了這個好機(jī)會，通過這種綜合性的訓(xùn)練，我們的動手能力、實際操作能力、綜合知識應(yīng)用能力得到了更好的提升。本設(shè)計是基于數(shù)字電路和模擬電路的電子秒表設(shè)計思路及實現(xiàn)方法。本設(shè)計中，充分利用數(shù)字電路的計數(shù)、現(xiàn)實的優(yōu)良特性，使整個設(shè)計達(dá)到了比較滿意的效果。1.1 設(shè)計目的1.1.1 鞏固、深化和擴(kuò)展理論知識與初步的專業(yè)技能。1.1.2 熟悉計數(shù)器的級聯(lián)及計數(shù)、譯碼、顯示電路的整體配合。1.1.3 建立分頻的基本概念。1.2 設(shè)計任務(wù)內(nèi)容1.2.1 完成數(shù)字電子秒表的設(shè)計，繪出電路原理圖。1.2.2 搭接電子秒表整體實驗電路。1.2.3 調(diào)教0.01秒信號源。1.2.4

4、測試電子秒表清零、開始計時、停止計時功能。1.3 設(shè)計要求1.3.1 以0.01秒為最小單位進(jìn)行顯示。1.3.2 秒表可顯示0.0199.99秒的量程。1.3.3 該秒表具有清零、開始計時、停止計時功能。第二章 數(shù)字電子秒表設(shè)計2.1 儀器設(shè)備：元件名稱屬性數(shù)量計數(shù)器74hc1608譯碼驅(qū)動器cd45114電阻32晶體振蕩器1mhz1數(shù)碼管七段共陰極4與非門4開關(guān)s1s332.2 電子秒表的基本組成和工作原理2.2.1 電子秒表電路的基本組成框圖如圖1所示，它主要由晶體振蕩器、計數(shù)器、譯碼器和數(shù)碼顯示器4個部分組成。計數(shù)器譯碼器數(shù)碼顯示器晶體振蕩器圖1 電子秒表電路的基本組成框圖2.2.2 電

5、子秒表設(shè)計電路圖如圖2所示，這種電路可以計數(shù)到99.99s。電路中的s1為啟動開關(guān)，s2為停止開關(guān)，s3為復(fù)位開關(guān)。采用1mhz晶體振蕩器得到基準(zhǔn)脈沖信號，4個計數(shù)器74hc160d(1)74hc160d(4)進(jìn)行10000分頻，得到100hz的信號。再用4個計數(shù)器74hc160d（5）74hc160d（8）進(jìn)行計數(shù)，然后，經(jīng)譯碼驅(qū)動器驅(qū)動數(shù)碼管使其顯示時間圖2 電子秒表設(shè)計電路圖2.3 芯片簡介1）bcd七段顯示器譯碼器/譯碼器ic cd4511是一組用來作為bcd對共陰極led七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖及真值表如下：圖3 ic cd45111 引腳功能圖圖4 cd4511真值表lt：做

6、燈泡測試用，當(dāng)lt=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示8，以便觀測七段顯示器是否正常。當(dāng)lt=1，則正常解碼。bi：空白輸入控制，當(dāng)bi=0(lt為1時) 則不論dcba 之輸入為何，其輸出abcdefg皆為0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用者控制僅對有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時顯示出來造成字型的系亂。le：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在cd4511中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當(dāng)le=0時(lt=1且 bi=1)，dcba數(shù)據(jù)會被送入ic的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng)le=1時，則ic中的暫存器會關(guān)閉，僅保存原來在

7、le=0時的dcba數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當(dāng)le=1時，不論dcba的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響其輸出，其輸出abcdefg仍保留原來在le由0轉(zhuǎn)為1以前。2）半導(dǎo)體數(shù)碼管（數(shù)碼顯示器）現(xiàn)在的許多電器設(shè)備上都有顯示時間質(zhì)子府的字符顯示器，以直觀的顯示出電器設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。目前廣泛使用的字符顯示器是七段字符顯示器，或稱七段數(shù)碼管。常見的七段數(shù)碼管有液晶顯示數(shù)碼管和半導(dǎo)體數(shù)碼管兩種。半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七段發(fā)光二極管組成，簡稱led。圖5是led的引腳及其等效電路。圖5是led的引腳及其等效電路led產(chǎn)品的種類繁多，有圖5（b）、（c）所示的共陰極電路，常用的數(shù)碼顯示器有bs201，bs202等。3）

8、74hc16074hc160是同步十進(jìn)制計數(shù)器其功能表和電路圖如下：74hc160（同步十進(jìn)制計數(shù)器）的功能表clkrdldepet工作狀態(tài)x0xxx置零10xx預(yù)置數(shù)x1101保持x11x0保持（但c=0）1111計數(shù)圖6 74hc160（同步十進(jìn)制計數(shù)器）的電路圖2.4 pcb圖及覆銅后的top layer和 bottom layer圖7 pcb圖圖8 覆銅后的top layer圖9 覆銅后的bottom layer2.5各種仿真圖圖10 整體圖圖11 cd4511（譯碼器）仿真圖圖11為cd4511的仿真圖，此圖從d到a依次計數(shù)0 1 0 1，經(jīng)過譯碼驅(qū)動器，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字“5”。圖

9、12 74ls160（計數(shù)器）仿真圖圖12為74ls160仿真圖，此圖計數(shù)從0000到1001的計數(shù)。圖13 rs觸發(fā)器的仿真圖圖13為rs觸發(fā)器仿真圖，通過控制開關(guān)a的斷開和閉合，從而使波形改變。圖14 分頻計的仿真圖圖14為分頻計的仿真圖，得到波形如圖，此圖說明1片的頻率是2片頻率的10倍。第三章 結(jié)論小結(jié)與體會:現(xiàn)代社會的電子技術(shù)日新月異，這就要求我們要獨立思考，理論聯(lián)系實際，而此次數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計為我們提供了這個機(jī)會。此次設(shè)計主要考查了對數(shù)電技術(shù)基礎(chǔ)知識的綜合運用，通過設(shè)計和動手制作來考查我們的運用能力和動手能力，把在課堂上學(xué)到的理論知識運用到實際實踐中來，鞏固我們在課本上學(xué)到的理

10、論知識，提高我們的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識。電子技術(shù)課程設(shè)計是電子技術(shù)基礎(chǔ)這門課程的一個實踐環(huán)節(jié)，是對所學(xué)電子技術(shù)理論知識的一次綜合運用。在本次設(shè)計過程中，要求我獨自查閱資料，設(shè)計電路，完成課程設(shè)計說明書，這樣可以在實踐中訓(xùn)練我的工程素質(zhì)，培養(yǎng)我的動腦、動手能力，提高我的綜合能力。兩周的課程設(shè)計，留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有扎實的知識基礎(chǔ)，要熟練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。要有耐心和毅力。在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是利用protel dxp2004做原理圖和利用multisim 仿真，因為以前沒有學(xué)過這個軟件,所以我們要從頭學(xué)起，自

11、行摸索的學(xué)習(xí)。在各個單元電路的連接上花費了大量時間。我深刻的體會到在設(shè)計過程中，要考慮到各個元器件的功能和特性，要翻閱大量資料，參考別人的經(jīng)驗。只有這樣才能把自己的電路設(shè)計的完美。在利用protel dxp2004制作原理圖時，我發(fā)現(xiàn)了好多問題，雖然設(shè)計電路是個很漫長的過程，但是與做原理圖相比，那些都微不足道了。且不說畫原理圖需要耗費很多時間和精力，而是當(dāng)畫完原理圖再進(jìn)行系統(tǒng)檢查時出現(xiàn)的錯誤。如果不能更正原理圖中的錯誤，就不能將其傳給pcb，做成pcb圖。那么我就花費了好多心思在修改原理圖上。通過了各種途徑：上網(wǎng)搜索問題的原因，去圖書館查找資料等等。還好將原理圖上的錯誤全部更正了，這一點還是讓

12、人比較欣慰的，畢竟努力沒白費。原理圖做好后，就是pcb板，因為這個軟件是以前從未接觸過的，所以想把它學(xué)會還是要通過查資料來自己完成。于是通過網(wǎng)上的視頻教程，一步一步地終于還是把pcb板做出來了。在仿真環(huán)節(jié)，利用multisim軟件進(jìn)行畫圖，合理布局，利用仿真器件對電路進(jìn)行檢測和驗證。在這個過程中，自己不斷發(fā)現(xiàn)問題，例如：仿真時候達(dá)不到預(yù)期效果，這個其實是最麻煩的，因為這需要對每個元件用示波器進(jìn)行檢測。這個過程既是鍛煉動手能力又是鍛煉思維能力的過程。做完仿真之后，自己對multisim的使用已經(jīng)很熟練了。論文的編輯也是一個難題，面對一堆做出來素材，如何把它們有條不紊地整合起來，這對一個人的布局和編排能力具有很大考驗。通過自己不斷思考，設(shè)計不同方案，最終選擇一個比較良好的方案進(jìn)行，這是一個大