單鍵控制秒表

1、電子課程設(shè)計(jì) 單鍵控制秒表 學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)、班級：姓名： 學(xué)號：指導(dǎo)教師： 時(shí)間：2014年12月目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1二 總體框圖1三 選擇器件2四 功能模塊8五 總體設(shè)計(jì)圖12單鍵控制秒表一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 （1）計(jì)時(shí)部分由.s位、s個(gè)位、s十位和min個(gè)位四個(gè)計(jì)數(shù)器組成。其中min個(gè)位、0.1s位分別為8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，個(gè)位和十位組成六十進(jìn)制8421BCD碼計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)范圍10min，精度為0.1s。（2）用一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)清零、計(jì)時(shí)、停止三種工作狀態(tài)。當(dāng)按鍵第一次按下時(shí)，秒表開始計(jì)時(shí)；第二次按下時(shí)，秒表停止計(jì)時(shí)。按鍵按下超過2s，則秒表清零。二、總體框圖 1、總體

2、原理框圖如圖1所示。 譯 碼 顯 示 分個(gè)位計(jì)數(shù)器秒十位計(jì)數(shù)器秒個(gè)位計(jì)數(shù)器0.1s位計(jì)數(shù)器 清零控制電路10Hz基準(zhǔn)脈沖源 計(jì)時(shí) 停止按鍵圖1 總體原理框圖 2、功能模塊(1)時(shí)鐘發(fā)生器：利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器做時(shí)鐘源,產(chǎn)生10HZ的脈沖; (2)計(jì)數(shù)器：對時(shí)鐘信號進(jìn)行記數(shù)并進(jìn)位,十毫秒和秒之間10進(jìn)制,秒和分之間60進(jìn)制; (3)顯示器：采用4片LED顯示器把各位的數(shù)值顯示出來，是秒表最終的輸出，有分、秒、和十毫秒位； (4)控制器：控制電路是對秒表的工作狀態(tài)（記時(shí)開始/暫停/繼續(xù)/復(fù)位等）進(jìn)行控制的單元，由D觸發(fā)器、192、和開關(guān)組成。 3、設(shè)計(jì)思想 首先，需要一準(zhǔn)確的時(shí)鐘脈沖，

3、脈沖頻率為10Hz。在一般教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱中有連續(xù)可調(diào)的時(shí)鐘脈沖，而在Multisim軟件中可用模擬的信號發(fā)生器，為了達(dá)到進(jìn)一步熟悉和應(yīng)用數(shù)字電路模塊，我們模擬應(yīng)用了555振蕩器。而開關(guān)控制電路，用集成D觸發(fā)器作為控制電路。最后，需要顯示電路，顯示電路輸出結(jié)果。三、選擇器件 1.電子秒表所用全部的器件如表1元器件清單所示。表1 元器件清單序號名稱型號數(shù)量備注1計(jì)數(shù)器74LS19252555定時(shí)器NE55513與非門74LS0024或非門74LS0215開關(guān)SPST16電阻RESISTOR15.1K714.7K8110.0K9電容CAP110uF101100nF11SR觸發(fā)器74LS279112七段譯

4、碼顯示器DCD-HEX4 13D觸發(fā)器74LS741 2.用555定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器 555定時(shí)器引腳排列及功能表如圖2所示。 圖2 555定時(shí)器引腳排列及功能表 它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16VCMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，

5、當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)基電路的功能表如下表2所示。表2 555時(shí)基電路的功能表 555定時(shí)器內(nèi)部原理圖如圖3所示。 圖3 555定時(shí)器內(nèi)部原理圖 3. D觸發(fā)器 下圖4是具有異步置位和復(fù)位端的邊沿觸發(fā)雙D觸發(fā)器74LS74的引腳排列圖。 由圖可知，異步置位和復(fù)位信號不僅直接觸發(fā)從觸發(fā)器，而且封鎖同步輸入端D和時(shí)鐘端CLK，所以異步置位和復(fù)位在有效電平時(shí)，能夠使同步輸入端的作用失效。圖4 D觸發(fā)器74LS74的引

6、腳排列圖下表表3是74LS74的特性表。由表可知，異步輸入端電平有效時(shí)，同步輸入端D與時(shí)鐘端CLK的作用無效。表3 74LS74觸發(fā)器的特性表 輸 入 輸 出 說 明 S D R D CLK D Qn+1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 10101 Q0 預(yù)置1 預(yù)置零 不允許 置零 置1 保持 4.計(jì)數(shù)器芯片 （74LS192） 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下圖5、表4所示。 圖5 74LS192的管腳圖表4 74LS192的功能表 輸入 輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0100000

7、0dcbadcba011 加計(jì)數(shù)011 減計(jì)數(shù)三、功能模塊 1.555時(shí)鐘發(fā)生模塊設(shè)計(jì)利用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多諧振蕩電路能夠完成時(shí)鐘信號發(fā)生器的功能，通過調(diào)節(jié)電路中電阻電容值使多諧振蕩器的輸出信號頻率為100Hz。為設(shè)計(jì)方便，取R1=5.1，R2=4.7電阻，C=10uF 構(gòu)成一個(gè)能產(chǎn)生周期為0.1s（頻率為10Hz）的脈沖的多諧振蕩器。如圖6所示。 圖6 多諧振蕩器2. 控制模塊 控制部分用按鍵、D觸發(fā)器和與非門、或非門實(shí)現(xiàn)。 一個(gè)D觸發(fā)器二分頻和一個(gè)192十分頻 用來對時(shí)間信號二十分頻，產(chǎn)生一個(gè)周期為兩秒的清零信號，如圖7所示。圖7 二分頻 十分頻 另一個(gè)D觸發(fā)器對按鍵信號二分頻，產(chǎn)生兩種狀

8、態(tài)，用來控制暫停和開始。 用與非門和或非門來判斷并處理按鍵的狀態(tài)，進(jìn)而控制開始，暫停，清零狀態(tài)。 3.輸出及顯示模塊 利用4個(gè)74LS192分別連接成六十進(jìn)制、一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每一片計(jì)數(shù)器負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)一位時(shí)間，并通過74LS248連接四個(gè)數(shù)碼顯示器顯示09分59秒90毫秒的秒表數(shù)值。其中將基準(zhǔn)脈沖信號源輸出的所需脈沖接入第一個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端，并將第一個(gè)芯片的四個(gè)對應(yīng)輸出接入相應(yīng)的數(shù)碼顯示器的相應(yīng)端，構(gòu)成秒表的小數(shù)部分。第一個(gè)芯片的進(jìn)位輸出端再接入第二個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端，同第一片芯片，構(gòu)成電子秒表的個(gè)位顯示，同理連接第三個(gè)芯片，構(gòu)成電子秒表的十位顯示，以此類推。輸出及顯示模塊電路原理圖如圖8所示。圖8 輸出及顯示模塊電路原理圖五、總體設(shè)計(jì)電路圖 1.總體設(shè)計(jì)電路，如圖9所示。圖9 總體設(shè)計(jì)電路利用S