數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字秒表

1、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告 數(shù)字秒表數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告 數(shù)字秒表一、設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)數(shù)字秒表，以實(shí)現(xiàn)暫停、清零、存儲(chǔ)等功能。設(shè)計(jì)精度為0.01秒。二、設(shè)計(jì)使用器件：74ls00 多片74163 4片4511 4片ne555 1片二極管 1枚led 共陰極七段譯碼器 4 個(gè)導(dǎo)線、電阻 若干三、數(shù)字秒表的構(gòu)成： 利用 555 設(shè)計(jì)一個(gè)多諧振蕩器，其產(chǎn)生的毫秒脈沖觸發(fā) 74ls163計(jì)數(shù)，計(jì)時(shí)部分的計(jì)數(shù)器由0.01s 位、0.1s 位、 s 個(gè)位、和s 十位共四個(gè)計(jì)數(shù)器組成，最后通過 cd4511 譯碼在數(shù)碼管上顯示輸出。由“啟動(dòng)和停止電路”控制啟動(dòng)和停止秒表。由“接地”控制四個(gè)計(jì)數(shù)器的清零。

2、圖1 電子秒表的組成框圖四、實(shí)現(xiàn)功能及功能特點(diǎn)：（1）、在接通電源后秒表顯示00：00，當(dāng)接通計(jì)時(shí)開關(guān)時(shí)秒表開始計(jì)時(shí)。（2）、清零可在計(jì)時(shí)條件下也可在暫停條件下進(jìn)行。（3）、解決了在使用163清零端和保持端時(shí)由于163默認(rèn)的清零端優(yōu)先級(jí)高于保持端造成的0.01秒位上無法保持到0.09的技術(shù)問題。（4）、增加了數(shù)據(jù)溢出功能，由于是4位秒表，最多計(jì)到一分鐘，當(dāng)秒表到達(dá)一分鐘時(shí)，秒表自動(dòng)暫停顯示在60：00秒處，此時(shí)二極管發(fā)亮，起警示燈作用。清零后則可繼續(xù)計(jì)時(shí)。（5）、由于條件有限，我們自己用導(dǎo)線制作了電源、清零、暫停等開關(guān)以減少導(dǎo)線的拔插造成的面板的不美觀。下圖為完整課程設(shè)計(jì)的實(shí)物圖：五、課程設(shè)計(jì)

3、原理：本課程設(shè)計(jì)由模6000計(jì)數(shù)器和其控制電路組成，模6000計(jì)數(shù)器功能由同步加法計(jì)數(shù)器74163和與非門74ls00組成。74163的功能及用法：74163同步加法計(jì)數(shù)器具有以下功能：（1）、同步清零功能。當(dāng)清零端輸入低電平，還必須有時(shí)鐘脈沖cp的上升沿作用才能使各觸發(fā)器清零，此過程為同步清零。（2）、同步并行置數(shù)功能。（3）、同步二進(jìn)制加計(jì)數(shù)功能。（4）、保持功能。綜上所述，74163是具有同步清零、同步置數(shù)功能的4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。74163的應(yīng)用：（1）、構(gòu)成任意模的計(jì)數(shù)器將74163與少量門電路結(jié)合可構(gòu)成任意模計(jì)數(shù)器。常見的方法有：清零法和置數(shù)法。本課程設(shè)計(jì)就是使用74163和74

4、ls00采用清零法制成模6000計(jì)數(shù)器。（2）、計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展設(shè)集成計(jì)數(shù)器的模為 n。若干片這樣的計(jì)數(shù)器可以擴(kuò)展成模為n(nn)的計(jì)數(shù)器。擴(kuò)展的方式分為異步和同步兩種。本課程設(shè)計(jì)采用的是同步擴(kuò)展法。（3）、可編程分頻器。（4）、序列信號(hào)發(fā)生器。表1 74ls163 功能表輸入輸出cpcrldcptcttd3d2d1d0q3q2q1q00000010d3d2d1d0d3d2d1d0110保持110保持1111計(jì)數(shù)進(jìn)位輸出:co=q3q2q1q0ctt脈沖源電路：用 一片ne555 實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻rt和電容ct。合理選擇電阻和電容的大小可以有效的控制ne555產(chǎn)生需要的信號(hào)頻率，在本實(shí)驗(yàn)

5、中，我們是要它產(chǎn)生的周期為0.01s。六、連接實(shí)際電路：我們的實(shí)際電路是連接在面包板上的，通過我們的規(guī)劃，在連線過程中注意做到布線的美觀、整齊。我們首先在面包板上連接并實(shí)現(xiàn)了模6000計(jì)數(shù)器功能的電路，并在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了控制電路。增加了清零和保持線路及開關(guān)，此時(shí)，我們又創(chuàng)造性地增設(shè)了計(jì)時(shí)開關(guān)，即接通電路電源使計(jì)數(shù)器停留在00：00處，接通計(jì)時(shí)開關(guān)秒表正常運(yùn)行。在連接過程中，我們也多次連接錯(cuò)誤，造成計(jì)數(shù)器運(yùn)行不正常，但我們都通過認(rèn)真的逐級(jí)排查找到了錯(cuò)誤并改正了電路。最終經(jīng)過三天的艱苦奮斗我們完成了課設(shè)目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)了電路全部功能的同時(shí)為我們的作品加入了自己的創(chuàng)新成分。七、課程設(shè)計(jì)過程中遇到的問題：

6、（1）最小位無法停留在9上的問題：在測(cè)試過程中我們發(fā)現(xiàn)最小位在暫停時(shí)無法停留在9上，在查閱相關(guān)資料后我們了解到是因?yàn)?63的清零端的優(yōu)先級(jí)高于保持端造成的，當(dāng)最小位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制代碼為1001是隨著cp脈沖的到來需要清零，此時(shí)人為施加的保持信號(hào)也隨脈沖打入163，但由于保持的優(yōu)先級(jí)低于清零，163就會(huì)先清零最終最小位會(huì)暫停在0上而不是9。發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題后，我們經(jīng)過研究決定改變它們的優(yōu)先級(jí)，使用兩個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)了停留在9的功能，但問題隨之出現(xiàn)，當(dāng)我們使用清零開關(guān)的時(shí)候，由于優(yōu)先級(jí)的改變使最小位再也無法清零了，最終我們把自然清零和人為清零信號(hào)分開，用保持信號(hào)限制自然清零信號(hào)并最終達(dá)到了預(yù)想的效果。（2）、

7、信號(hào)的單向傳輸問題：在實(shí)現(xiàn)清零功能時(shí)我們有兩種選擇：一是用置數(shù)端清零；二是使用清零端清零?？紤]到我們使用的是同步脈沖的技術(shù)方法，已經(jīng)使用到了清零端為了布線的簡(jiǎn)潔我們決點(diǎn)采用難度稍高的清零端清零。開始我們只是設(shè)想簡(jiǎn)單的把所有清零端連接起來并人為打入低電平就可實(shí)現(xiàn)清零，但我們沒有考慮到信號(hào)的傳導(dǎo)方向問題。當(dāng)線路中有自然清零信號(hào)時(shí)，由于各清零端時(shí)短接的就會(huì)造成清零信號(hào)的沖突時(shí)其他位無法正常計(jì)數(shù)。為了達(dá)到信號(hào)的單向傳輸，我們?cè)诿績(jī)蓚€(gè)清零端之間加上了兩個(gè)與非門通過與非門實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的單向性。（3）、數(shù)據(jù)溢出功能的實(shí)現(xiàn)：由于秒表顯示的最高位是十位，所以它最多計(jì)時(shí)到一分鐘，我們就設(shè)想添加數(shù)據(jù)溢出功能，當(dāng)秒表到達(dá)一分鐘時(shí)，計(jì)數(shù)器停留在60：00秒處，添加的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮起到警示作用。我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)這個(gè)功能，考慮使用最高位的清零信號(hào)經(jīng)過與非門的處理作為自然保持信號(hào)，打入最低位的保持端中。二極管則使用最高位的清零信號(hào)點(diǎn)亮。但此時(shí)遇到的問題就是由于保持端同時(shí)和二極管以及保持開關(guān)相連，當(dāng)人為打入保持信號(hào)時(shí)，二極管也會(huì)點(diǎn)亮。經(jīng)過我們考慮這也是一個(gè)信號(hào)的單向性問題，只要保證二極管上清零信號(hào)的可出不可進(jìn)就能實(shí)現(xiàn)設(shè)想功能。最后經(jīng)過我們改造過線路后，實(shí)現(xiàn)了以上功能。八、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)：此次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)所用器件