電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　第二章 數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)3

2、</p><p>　　2.1 儀器設(shè)備：3</p><p>　　2.2 電子秒表的基本組成和工作原理3</p><p>　　2.2.1 電子秒表電路的基本組成框圖3</p><p>　　2.2.2 電子秒表設(shè)計(jì)電路圖3</p><p>　　2.3 芯片簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.4

3、 PCB圖及覆銅后的Top Layer和 Bottom Layer7</p><p>　　2.5各種仿真圖10</p><p><b>　　第三章 結(jié)論14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：15</b></p><p><b>　　第一章 引言</b>&l

4、t;/p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用也越來越廣泛。人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也逐步加深。在秒表的設(shè)計(jì)上功能不斷完善，在時(shí)間的設(shè)計(jì)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(shí)解決了一些實(shí)際問題。</p><p>　　電子秒表廣泛應(yīng)用于對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的速度、加速度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，還可用來驗(yàn)證牛頓第二定律、機(jī)械能守恒等物理實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也是用于對(duì)時(shí)間測(cè)量精度要求較高的場(chǎng)合。秒表有機(jī)械秒表和

5、電子秒表兩類。機(jī)械秒表與機(jī)械手表相仿，但具有制動(dòng)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(cè)量顯示，可精確至千分之一秒，廣泛用于科學(xué)研究、體育運(yùn)動(dòng)及國(guó)防等方面。在當(dāng)今非常注重工作效率的社會(huì)環(huán)境中，定時(shí)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(huì)更廣泛地滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會(huì)的電子技術(shù)的迅速

6、發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實(shí)際，數(shù)字電路課題設(shè)計(jì)的進(jìn)行使我們有了這個(gè)好機(jī)會(huì)，通過這種綜合性的訓(xùn)練，我們的動(dòng)手能力、實(shí)際操作能力、綜合知識(shí)應(yīng)用能力得到了更好的提升。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于數(shù)字電路和模擬電路的電子秒表設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法。本設(shè)計(jì)中，充分利用數(shù)字電路的計(jì)數(shù)、現(xiàn)實(shí)的優(yōu)良特性，使整個(gè)設(shè)計(jì)達(dá)到了比較滿意的效果。</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)目的</b

7、></p><p>　　1.1.1 鞏固、深化和擴(kuò)展理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能。</p><p>　　1.1.2 熟悉計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)及計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路的整體配合。</p><p>　　1.1.3 建立分頻的基本概念。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容</p><p>　　1.2.1 完成數(shù)字電子秒表的設(shè)計(jì)

8、，繪出電路原理圖。</p><p>　　1.2.2 搭接電子秒表整體實(shí)驗(yàn)電路。</p><p>　　1.2.3 調(diào)教0.01秒信號(hào)源。</p><p>　　1.2.4 測(cè)試電子秒表清零、開始計(jì)時(shí)、停止計(jì)時(shí)功能。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.3.1

9、以0.01秒為最小單位進(jìn)行顯示。</p><p>　　1.3.2 秒表可顯示0.01—99.99秒的量程。</p><p>　　1.3.3 該秒表具有清零、開始計(jì)時(shí)、停止計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　第二章 數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 儀器設(shè)備：</b></p><p>

10、;　　2.2 電子秒表的基本組成和工作原理</p><p>　　2.2.1 電子秒表電路的基本組成框圖</p><p>　　如圖1所示，它主要由晶體振蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器和數(shù)碼顯示器4個(gè)部分組成。</p><p>　　圖1 電子秒表電路的基本組成框圖</p><p>　　2.2.2 電子秒表設(shè)計(jì)電路圖</p><p>

11、　　如圖2所示，這種電路可以計(jì)數(shù)到99.99s。電路中的S1為啟動(dòng)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(hào)，4個(gè)計(jì)數(shù)器[74HC160D(1)—74HC160D(4)]進(jìn)行10000分頻，得到100Hz的信號(hào)。再用4個(gè)計(jì)數(shù)器[74HC160D（5）—74HC160D（8）]進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后，經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管使其顯示時(shí)間</p><p>　　圖2 電子秒表設(shè)計(jì)電路圖</

12、p><p><b>　　2.3 芯片簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1）BCD七段顯示器譯碼器/譯碼器</p><p>　　IC CD4511是一組用來作為BCD對(duì)共陰極LED七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖及真值表如下：</p><p>　　圖3 IC CD45111 引腳功能圖</p><p>　

13、　圖4 CD4511真值表</p><p>　　LT：做燈泡測(cè)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(cè)七段顯示器是否正常。當(dāng)LT=1，則正常解碼。</p><p>　　BI：空白輸入控制，當(dāng)BI=0(LT為1時(shí))  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

14、者控制僅對(duì)有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時(shí)顯示出來造成字型的系亂。</p><p>　　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(shí)(LT=1且 BI=1)，DCBA數(shù)據(jù)會(huì)被送入IC的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng)LE=1時(shí)，則IC中的暫存器會(huì)關(guān)閉，僅保存原來在LE=0時(shí)的DCBA數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當(dāng)LE=1時(shí)，不論DCBA的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響

15、其輸出，其輸出abcdefg仍保留原來在LE由0轉(zhuǎn)為1以前。</p><p>　　2）半導(dǎo)體數(shù)碼管（數(shù)碼顯示器）</p><p>　　現(xiàn)在的許多電器設(shè)備上都有顯示時(shí)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(yùn)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。</p><p>　　半導(dǎo)體數(shù)碼管是由

16、七段發(fā)光二極管組成，簡(jiǎn)稱LED。圖5是LED的引腳及其等效電路。</p><p>　　圖5是LED的引腳及其等效電路</p><p>　　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。</p><p><b>　　3）74HC160</b></p><p>　　7

17、4HC160是同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　其功能表和電路圖如下：</p><p>　　74HC160（同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）的功能表</p><p>　　圖6 74HC160（同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）的電路圖</p><p>　　2.4 PCB圖及覆銅后的Top Layer和 Bottom Layer</p><p>

18、<b>　　圖7 PCB圖</b></p><p>　　圖8 覆銅后的Top Layer</p><p>　　圖9 覆銅后的Bottom Layer</p><p><b>　　2.5各種仿真圖</b></p><p><b>　　圖10 整體圖</b></p>

19、<p>　　圖11 CD4511（譯碼器）仿真圖</p><p>　　圖11為CD4511的仿真圖，此圖從D到A依次計(jì)數(shù)0 1 0 1，經(jīng)過譯碼驅(qū)動(dòng)器，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字“5”。</p><p>　　圖12 74LS160（計(jì)數(shù)器）仿真圖</p><p>　　圖12為74LS160仿真圖，此圖計(jì)數(shù)從0000到1001的計(jì)數(shù)。</p><

20、p>　　圖13 RS觸發(fā)器的仿真圖</p><p>　　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。</p><p>　　圖14 分頻計(jì)的仿真圖</p><p>　　圖14為分頻計(jì)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。</p><p><b>　　第三章 結(jié)論</b>

21、;</p><p><b>　　小結(jié)與體會(huì):</b></p><p>　　現(xiàn)代社會(huì)的電子技術(shù)日新月異，這就要求我們要獨(dú)立思考，理論聯(lián)系實(shí)際，而此次數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)為我們提供了這個(gè)機(jī)會(huì)。此次設(shè)計(jì)主要考查了對(duì)數(shù)電技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過設(shè)計(jì)和動(dòng)手制作來考查我們的運(yùn)用能力和動(dòng)手能力，把在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際實(shí)踐中來，鞏固我們?cè)谡n本上學(xué)到的理論知識(shí)，提高我們

22、的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。</p><p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)這門課程的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)電子技術(shù)理論知識(shí)的一次綜合運(yùn)用。在本次設(shè)計(jì)過程中，要求我獨(dú)自查閱資料，設(shè)計(jì)電路，完成課程設(shè)計(jì)說明書，這樣可以在實(shí)踐中訓(xùn)練我的工程素質(zhì)，培養(yǎng)我的動(dòng)腦、動(dòng)手能力，提高我的綜合能力。</p><p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，要熟

23、練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。要有耐心和毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是利用protel dxp2004做原理圖和利用Multisim 仿真，因?yàn)橐郧皼]有學(xué)過這個(gè)軟件,所以我們要從頭學(xué)起，自行摸索的學(xué)習(xí)。在各個(gè)單元電路的連接上花費(fèi)了大量時(shí)間。我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過程中，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)的完美。</p>

24、<p>　　在利用protel dxp2004制作原理圖時(shí)，我發(fā)現(xiàn)了好多問題，雖然設(shè)計(jì)電路是個(gè)很漫長(zhǎng)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(fèi)很多時(shí)間和精力，而是當(dāng)畫完原理圖再進(jìn)行系統(tǒng)檢查時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。如果不能更正原理圖中的錯(cuò)誤，就不能將其傳給PCB，做成PCB圖。那么我就花費(fèi)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(cuò)誤全部更正了，這一點(diǎn)還是

25、讓人比較欣慰的，畢竟努力沒白費(fèi)。原理圖做好后，就是PCB板，因?yàn)檫@個(gè)軟件是以前從未接觸過的，所以想把它學(xué)會(huì)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。</p><p>　　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(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證。在這個(gè)過程中，自己不斷發(fā)現(xiàn)問題，例如：仿真時(shí)候達(dá)不到預(yù)期效果，這個(gè)其實(shí)是最麻煩的，因?yàn)檫@需要對(duì)每個(gè)元件用示波

26、器進(jìn)行檢測(cè)。這個(gè)過程既是鍛煉動(dòng)手能力又是鍛煉思維能力的過程。做完仿真之后，自己對(duì)Multisim的使用已經(jīng)很熟練了。</p><p>　　論文的編輯也是一個(gè)難題，面對(duì)一堆做出來素材，如何把它們有條不紊地整合起來，這對(duì)一個(gè)人的布局和編排能力具有很大考驗(yàn)。通過自己不斷思考，設(shè)計(jì)不同方案，最終選擇一個(gè)比較良好的方案進(jìn)行，這是一個(gè)大量思索和實(shí)踐的過程。此次課程設(shè)計(jì)，雖然遇見不少難題，但是，收獲還是比較豐富。雖然投放了很多

27、的精力和時(shí)間，夜以繼日的來做這個(gè)設(shè)計(jì)感覺很累，但是成功了就會(huì)覺得比較欣慰。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)踐能力、思考能力以及論文寫作能力都有很好的鍛煉和提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版） 閻石主編</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分（第五