電子秒表實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱課題八 電子秒表電路學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班級(jí)機(jī)制三班姓名學(xué)號(hào)時(shí)間2013.7.1-2013.7.9 摘 要秒表應(yīng)用于我們生活、工作、運(yùn)動(dòng)等需要精確計(jì)時(shí)的方面。它由剛開(kāi)始的機(jī)械式秒表發(fā)展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計(jì)時(shí)精度越來(lái)越高，功能越來(lái)越多，構(gòu)造也日益復(fù)雜。本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的數(shù)字式秒表的要求為：顯示分辨率為1s/100，外接系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為100KHz；計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為1h，六位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)為59m59.99s；系統(tǒng)設(shè)置啟停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位鍵用來(lái)消零，做好計(jì)時(shí)準(zhǔn)備、啟停鍵是控制秒表起停的功能鍵。針對(duì)上述設(shè)計(jì)要求，我們先前往校圖書(shū)館借閱了大量的數(shù)

2、字電路設(shè)計(jì)方面的書(shū)籍，以及一本電子元件方面的工具書(shū)，以待查閱各種設(shè) 計(jì)中所需要的元件。其次安裝并學(xué)習(xí)了數(shù)字電路設(shè)計(jì)中所常用的Multisim仿真軟件，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程的電路圖設(shè)計(jì)與電路的仿真方面 幫助我們發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)電路方面的不足與錯(cuò)誤之處。工作安排方面：我們首先在課程設(shè)計(jì)的要求下設(shè)計(jì)出了數(shù)字式秒表的整體電路框圖。其次我們對(duì)每個(gè)單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，對(duì)其工作原理進(jìn)行介紹，最后使用Multisim軟件畫(huà)出單元電路，并在可能情況下對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。完成了單元電路設(shè)計(jì)分析之后，進(jìn)行總電路的拼接與調(diào)試，最后對(duì)總電路圖進(jìn)行分析，寫(xiě)出結(jié)論。完成總電路的設(shè)計(jì)與分析之后，對(duì)資料與設(shè)計(jì)電路進(jìn)行整理、排版，完成課程設(shè)

3、計(jì)報(bào)告。關(guān)鍵字：555定時(shí)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 多諧振蕩器AbstractA stopwatch used in our life, work, requires precise timing of movement and so on. Mechanical stopwatch to it by the beginning of the digital stopwatch in common use today. Stopwatch timing accuracy is higher and higher, more and more, the structure is incre

4、asingly complex.The digital circuit course design of digital stopwatch for: according to a resolution of 1 s / 100, the external system clock frequency of 100 KHZ. Timing the longest time of 1 h, six display, display the longest time of 59 m59. 99 s; System setup and reset button to start/stop key.

5、Reset button is used to zero suppression, prepared to timing, start/stop key is to control the stopwatch start-stop function keys.According to the above design requirements, let's go to the school library borrowing books, a large number of digital circuit design and an electronic component refer

6、ence books, for access to a variety of needs in the design of components. Second setup and learning Multisim simulation software commonly used in digital circuit design, circuit diagram in the process of course design of design and circuit simulation to help us find the deficiency of the design circ

7、uit and error.Work schedule: we first at the request of the course design of design out of the overall circuit diagram of the digital stopwatch. Secondly we design analysis of each unit circuit, its working principle were introduced, finally using the Multisim software to draw the unit circuit, and

8、where possible on the simulation experiment. After completed the unit circuit design and analysis, splicing and commissioning of total circuit, finally analyze the total circuit diagram, write a conclusion. After finished the total circuit design and analysis, materials and design circuit for sortin

9、g, layout, complete curriculum design report.Key words: 555 timer decimal counter six hexadecimal multivibrator目 錄第一章 總電路工作原理.6第二章 方案設(shè)計(jì)與論證.7第三章 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算.83.1 時(shí)鐘脈沖發(fā)生和控制電路.83.2 設(shè)計(jì)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器.93.3 設(shè)計(jì)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器.103.4 啟動(dòng)和停止電路.113.5 清零電路設(shè)計(jì).12第四章 Multisim軟件仿真結(jié)果.13第五章 心得體會(huì).14參考文獻(xiàn).15.附錄.15附錄一 總電路.15附錄二 元器件清單.1

10、6任務(wù)書(shū)課題名稱電子秒表的設(shè)計(jì) 執(zhí)行時(shí)間2013.7.1-2013.7.9學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)李建民王錚設(shè)計(jì)目的1. 掌握計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。2. 掌握顯示譯碼器的應(yīng)用。3. 掌握脈沖信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要求1. 顯示分辨率為1s100，外接系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為100KHz。2. 計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為1h，六位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)為59m59.99s。3. 系統(tǒng)設(shè)置啟停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位鍵用來(lái)消零，做好計(jì)時(shí)準(zhǔn)備、啟停鍵是控制秒表起停的功能鍵。4. 畫(huà)出電路原理圖5. 進(jìn)行電路的仿真與調(diào)試。第一章 總電路工作原理電路通過(guò)555多諧振蕩器產(chǎn)生的100Hz時(shí)鐘脈沖與啟動(dòng)與暫停電路與非后輸入到第一個(gè)計(jì)數(shù)器即0.01s位的7

11、4LS90十進(jìn)制計(jì)數(shù)器使其進(jìn)行頻率為100Hz的十進(jìn)制加法運(yùn)算。并進(jìn)位至下一位0.1s位的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，頻率縮減為10Hz。以此類推依次進(jìn)位至最高位，并以6個(gè)LED數(shù)碼管將計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)顯示出來(lái)。當(dāng)“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)處于低電平時(shí)計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)，即暫停；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)正常工作。而清零開(kāi)關(guān)為高電平時(shí)，所有計(jì)數(shù)器清零；處于低電平時(shí)所有計(jì)數(shù)器可正常工作。第二章 方案設(shè)計(jì)與論證總體分析：譯碼顯示六進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器六進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器脈沖源分十位 分個(gè)位 秒十位 秒個(gè)位 0.1s 0.01s 啟動(dòng)停止電路與與非清零圖1-1 方案設(shè)計(jì)圖 如圖1-1

12、所示，該電路需要2個(gè)六進(jìn)制和4個(gè)十進(jìn)制的加計(jì)數(shù)器，一個(gè)555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，RS觸發(fā)器啟動(dòng)停止電路。由555多諧振蕩器產(chǎn)生100Hz的時(shí)鐘脈沖作為脈沖源（即0.01s為周期），通過(guò)與啟動(dòng)停止電路的輸出與非后作為信號(hào)源輸入至第一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即0.01s位的計(jì)數(shù)器。然后進(jìn)位至0.1s位的十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，以此類推逐個(gè)進(jìn)位。以此實(shí)現(xiàn)顯示分辨率為1s100，計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為1h，六位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)為59m59.99s，最后通過(guò)6個(gè)譯碼顯示LED數(shù)碼管輸出。第三章 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1 時(shí)鐘脈沖發(fā)生和控制信號(hào)由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖：暫穩(wěn)狀態(tài)的脈沖寬度

13、tp1，即uc從(1/3)Ucc充電上升到(2/3)Ucc所需的時(shí)間：tp1（R1R2）Cln20.7（R1R2）C脈沖寬度tp2，即uc從(2/3)Ucc放電下降到(1/3)Ucc所需的時(shí)間：tp2R2Cln20.7R2C振蕩周期： T=tp1+tp20.7(R12R2)C因此，令R1=2K,R2=5K,輸出頻率為100Hz即T=0.01s，則可求出C=1.19F。得下圖2-1中100Hz的555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器：圖3-1從3腳(OUT)輸出脈沖信號(hào)。3.2 設(shè)計(jì)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器使用74LS90芯片實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。74LS90 是異步二五十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)

14、器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下： (1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 (2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 (3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端， 則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 (4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端， 則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。

15、(5)清零、置9功能。 a) 異步清零 當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA0000。 b) 置9功能 當(dāng)S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA1001。在這里我們用到的是將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，構(gòu)成的異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。如下圖2-2：圖3-23.3 設(shè)計(jì)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器常用異步集成計(jì)數(shù)器74LS290。其中，S9（1）、S9（2）稱為置“9”端，R0（1）、R0（2）稱為置“0”端；CP0、CP

16、1端為計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，Q3Q2Q1Q0為輸出端，NC表示空腳。74LS290具有以下功能：置“9”功能：當(dāng)S9（1）=S9（2）=1時(shí)，不論其他輸入端狀態(tài)如何，計(jì)數(shù)器輸出Q3 Q2 Q1 Q0=1001，而（1001）2=（9）10，故又稱為異步置數(shù)功能。置“0”功能：當(dāng)S9（1）和S9（2）不全為1，并且R0（1）=R0（2）=1時(shí)，不論其他輸入端狀態(tài)如何，計(jì)數(shù)器輸出Q3 Q2 Q1 Q0=0000，故又稱為異步清零功能或復(fù)位功能。計(jì)數(shù)功能：當(dāng)S9（1）和S9（2）不全為1，并且R0（1）和R0（2）不全為1時(shí)，輸入計(jì)數(shù)脈沖CP，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)脈沖由CP0輸入，從Q0輸出時(shí)，則構(gòu)成二進(jìn)

17、制計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，輸出為Q2Q1Q0時(shí)，則構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若將Q0和CP1相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP0輸入，輸出為Q3Q2Q1Q0時(shí)，則構(gòu)成十進(jìn)制（8421碼）計(jì)數(shù)器；若將Q3和CP0相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，輸出為Q3Q2Q1Q0時(shí)，則構(gòu)成十進(jìn)制（5421碼）計(jì)數(shù)器。因此，74LS290又稱為“二五十進(jìn)制型集成計(jì)數(shù)器”。圖3-33.4 啟動(dòng)與停止電路如圖：圖3-4當(dāng)開(kāi)關(guān)接低電平即接地時(shí)，通過(guò)與時(shí)鐘脈沖與非，使計(jì)時(shí)器處于暫停狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)接高電平即VCC時(shí)，通過(guò)與時(shí)鐘脈沖與非，使計(jì)時(shí)器處于啟動(dòng)狀態(tài)。因此這個(gè)開(kāi)關(guān)為“啟動(dòng)/暫停”按鍵。3.5 清零電路設(shè)計(jì)如圖:圖3-5當(dāng)開(kāi)關(guān)接高電平時(shí)，

18、所有計(jì)數(shù)器清零；當(dāng)開(kāi)關(guān)接低電平時(shí)，所有計(jì)數(shù)器正常工作。第四章 Multisim軟件仿真結(jié)果 仿真結(jié)果如圖4-1：圖4-1仿真圖 4-2 暫停圖4-3 清零第五章 心得體會(huì)在設(shè)計(jì)實(shí)踐的過(guò)程中，我深深的體會(huì)到必須要有扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是利用Multisim 仿真，因?yàn)橐郧皼](méi)有學(xué)過(guò)這個(gè)軟件，所以我們要從頭學(xué)起，自行摸索的學(xué)習(xí)。我們?cè)诟鱾€(gè)單元電路的連接上花費(fèi)了大量時(shí)間。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)曾做出了兩套方案以及仿真電路，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，這才確定了我們的電路。實(shí)習(xí)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)

19、過(guò)程中，要考慮到各個(gè)元器件的功能和特性，要翻閱大量資料，參考別人的經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能把自己的電路設(shè)計(jì)的成功。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字式秒表的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字秒表的原理與設(shè)計(jì)理念。在此次的數(shù)字秒表設(shè)計(jì)過(guò)程中，我更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)、管腳圖、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。而且這些知識(shí)是對(duì)我們大學(xué)生來(lái)說(shuō)十分寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是無(wú)法在課堂上獲得的，是現(xiàn)今社會(huì)最重視的同時(shí)也是我們最需要提高的部分。在設(shè)計(jì)電路中,完成電路圖只是完成了設(shè)計(jì)的一小部分，更加困難的是對(duì)電路的驗(yàn)證和糾錯(cuò)，在這過(guò)程中我接觸到了很多未接觸過(guò)的檢查方法和思想。在電路的仿真過(guò)程中出錯(cuò)的主要原因都主要是接線的錯(cuò)誤所引起的。接線的時(shí)候一定要細(xì)心，不要接錯(cuò)，同時(shí)也要學(xué)會(huì)如何判別芯片的功能，要是芯片不具備要求的功能，或者，不匹配，即使接線再正確也出不來(lái)結(jié)果。對(duì)自己的設(shè)計(jì)要仔細(xì)考慮，是否可行，尤其是進(jìn)位輸出，著重看看進(jìn)位的CP脈沖是否正確等?？傮w來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我越發(fā)感覺(jué)電子設(shè)計(jì)不是死板的東西，是有很大科學(xué)性與藝術(shù)性的。不同芯片的使用，不同的接線方法，不同的變量，不同的實(shí)現(xiàn)思路，經(jīng)過(guò)組合后