電子秒表設計報告

1、 電子秒表設計報告目錄1設計目的（1）2設計任務和要求（2）3設計的方案的選擇和論證（3）4電路設計計算與分析（4） 4.1模塊總體方案設計（4） 4.1.1 555時鐘塊發(fā)生模設計（4） 4.1.2 輸出及顯示模塊（5） 4.1.3 控制電路設計（6） 4.2 所需的元器件 （7） 4.2.1 555定時器（7） 4.2.2 基本RS觸發(fā)器 （8） 4.2.3 譯碼器芯片（8）5總結及心得（9）6附錄（12） 6.1元器件列表（12） 6.2電路仿真圖：（13）7參考文獻（14）1設計目的1學習數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)器、譯碼器顯示等單元電路的綜合應用。2熟悉

2、555定時器的使用以及相關電路的設計，鞏固RS觸發(fā)器的功能以及特性，熟悉RS觸發(fā)器的使用和設計。3學習電子秒表的調試方法。2設計任務和要求1利用555定時器制作一個所需頻率的時鐘發(fā)生裝置。2利用74LS248、74LS160和數(shù)碼顯示器接受555定時器輸出的計數(shù)脈沖，并顯示出來。3使用基本RS觸發(fā)器制作電子秒表的控制開關，實現(xiàn)開始計數(shù)，停止并保持計數(shù)和清零重新開始計數(shù)的功能。3設計的方案的選擇與論證整體設計布局框圖如下圖所示：圖3.1 整體設計布局框圖根據(jù)要求使用555定時器產生時鐘脈沖、使用74LS248、74LS160和數(shù)碼顯示器、利用基本RS觸發(fā)器制作電子秒表的控制開關。4電路設計計算與

3、分析 4.1模塊總體方案設計 4.1.1 555時鐘塊發(fā)生模設計 利用555定時器實現(xiàn)多諧振蕩電路能夠完成時鐘信號發(fā)生器的功能，通過調節(jié)電路中電阻電容值使多諧振蕩器的輸出信號頻率為4kHz。根據(jù)公式，取R1=7.215，R2=14.43可調電阻，C=10nF 構成一個能產生頻率為4kHz的脈沖的多諧振蕩器。圖4.1 555時鐘發(fā)生模塊圖4.2 555時鐘脈沖波形4.1.2輸出及顯示模塊利用2個74LS160分別連接成十進制計數(shù)器，使用74LS248將一路的BCD碼轉換成七段碼，并通過兩個個數(shù)碼顯示器顯示0.19.9s的秒表數(shù)值。其中將555時鐘電路輸出的所需脈沖接入第一個芯片的時鐘輸入端，并將

4、第一個芯片的四個對應輸出接入相應的數(shù)碼顯示器的相應端，構成秒表的小數(shù)部分。第一個芯片的進位輸出端再接入第二個芯片的時鐘輸入端，同第一片芯片，構成電子秒表的個位顯示。圖4.3 輸出及顯示模塊4.1.3控制電路設計 利用基本RS觸發(fā)器生成控制電路：S有效時，則Q端輸出高電平，控制信號輸出到分頻電路，實現(xiàn)了“開始計數(shù)”；同時Q非端輸出的低電平使“清零并準備重新開始計數(shù)”無效；R有效時，則時鐘信號被屏蔽，電子秒表保持當前數(shù)值不變，同時允許“清零并準備重新開始計數(shù)”信號輸入。先由兩個與非門構成基本RS觸發(fā)器，再引入一對原反變量作為觸發(fā)器RS端的輸入，因為該設計中無需觸發(fā)器保持狀態(tài)，這樣始終有RS=0，所

5、以便成功避免了出現(xiàn)不定狀態(tài)情況。在引入一個清零輸入，同非Q端與一個與非門相連作為每個74LS160清零端輸入，實現(xiàn)了在開始計數(shù)時，清零無效；暫停計數(shù)時，允許清零重新計數(shù)操作的功能。圖4.4 控制電路4.2所需元器件 4.2.1 555定時器 其結構功能如圖圖4.5 555內部結構及引腳圖 表4.1 555功能真值表RSTTHRTRIOUTTD0XX0導通1>23VCC>13VCC0導通1<23VCC>13VCC不變不變1<23VCC<13VCC1截止1>23VCC<13VCC1截止振蕩電路是數(shù)字秒表的核心部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率

6、R1 .R2 .C決定了多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率利用閉合回路中的負反饋作用可以產生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負反饋作用也能產生自激振蕩，只要負反饋作用足夠強。為了得到頻率更加準確的頻率信號，加入了電容和電阻。 4.2.2基本RS觸發(fā)器用集成與非門構成基本RS觸發(fā)器，屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復位的功能。 4.2.3譯碼器芯片（74LS160、74LS248）5總結及心得 通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設計過程中，我們通過這個方案包括設計了一套電路原理和連接圖以及芯片上的選擇。這個方案總共使用了74LS160兩個，數(shù)碼顯示器兩個，

7、555定時器一個。在設計過程中，經常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。 我沉得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認識來源于實踐，實踐是認

8、識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這個期末測試之后的課程設計對我們的作用是非常大的。 經過幾天的模擬操作，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過實習，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩電子設計為我們的社會付出。我想說，設計確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設計也是一個團隊的任務，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合

9、默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學們之間的距離更加近了；我想說，確實很累，但當我們看到自己所做的成果時，心中也不免產生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會作出我們應該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認為設計的工作有些枯燥，但我們認為無論干什么，只要人生活的有意義就可。社會需要我們，我們也可以為社會而工作。既然如此，那還有什么必要失落呢？于是我們決定沿著自己的路，執(zhí)著的走下去。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。某個人的

10、離群都可能導致導致整項工作的失敗。實習中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經歷是一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 在設計的過程中遇到問題，可以說得是

11、困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！ 此次課程設計，學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也都能扛的起并高質量的完成項目。 在此，感謝于老師的細心指導，也同樣謝謝其他各組同學的無私幫助！6附錄 6.1元器件列表：表6.1 元器件清單序號名稱型號數(shù)量備注1蜂鳴器BUZZER 15000HZ2555定時器555_VIRTUAL Timer13與非門74LS00D54與門7409N15非門7404N16DCB碼顯示器DCD_HEX17七段碼顯示器SEVE_SEG_DECIMAL18DCB-七段碼譯碼器74LS248D19開關SPDT210電阻RESISTOR17.215K11114.43K12140013751014電感INDUCTOR10.2mH15電容CAP110nF16110n