數(shù)字電路課程設計報告---數(shù)字秒表

1、<p>　　數(shù)字電路課程設計報告</p><p><b>　　——數(shù)字秒表</b></p><p>　　一、設計任務與技術指標：</p><p>　　設計數(shù)字秒表，以實現(xiàn)暫停、清零、存儲等功能。設計精度為0.01秒。</p><p><b>　　二、設計使用器件：</b></p>

2、;<p>　　74LS00 多片</p><p>　　74163 4片</p><p>　　4511 4片</p><p>　

3、　NE555 1片</p><p>　　二極管 1枚</p><p>　　LED 共陰極七段譯碼器 4 個</p><p>　　導線、電阻

4、 若干</p><p>　　三、數(shù)字秒表的構成：</p><p>　　利用 555 設計一個多諧振蕩器，其產(chǎn)生的毫秒脈沖觸發(fā) 74LS163計數(shù)，計時部分的計數(shù)器由0.01s 位、0.1s 位、 s 個位、和s 十位共四個計數(shù)器組成，最后通過 CD4511 譯碼在數(shù)碼管上顯示輸出。由“啟動和停止電路”控制啟動和停止秒表。由“接地”控制四個計數(shù)器的清零。

5、圖1 　電子秒表的組成框圖</p><p>　　四、實現(xiàn)功能及功能特點：</p><p>　　（1）、在接通電源后秒表顯示00：00，當接通計時開關時秒表開始計時。</p><p>　?。?）、清零可在計時條件下也可在暫停條件下進行。</p><p>　?。?）、解決了在使用163清零端和保持端時由于163默認的清零端優(yōu)先級高于保持端造成的0

6、.01秒位上無法保持到0.09的技術問題。</p><p>　　（4）、增加了數(shù)據(jù)溢出功能，由于是4位秒表，最多計到一分鐘，當秒表到達一分鐘時，秒表自動暫停顯示在60：00秒處，此時二極管發(fā)亮，起警示燈作用。清零后則可繼續(xù)計時。</p><p>　　（5）、由于條件有限，我們自己用導線制作了電源、清零、暫停等開關以減少導線的拔插造成的面板的不美觀。</p><p>

7、　　下圖為完整課程設計的實物圖：</p><p><b>　　五、課程設計原理：</b></p><p>　　本課程設計由模6000計數(shù)器和其控制電路組成，模6000計數(shù)器功能由同步加法計數(shù)器74163和與非門74LS00組成。</p><p>　　74163的功能及用法：</p><p>　　74163同步加法計數(shù)器具

8、有以下功能：</p><p>　?。?）、同步清零功能。當清零端輸入低電平，還必須有時鐘脈沖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。</p><p>　　（2）、同步并行置數(shù)功能。</p><p>　?。?）、同步二進制加計數(shù)功能。</p><p><b>　?。?）、保持功能。</b></p>

9、<p>　　綜上所述，74163是具有同步清零、同步置數(shù)功能的4位二進制同步計數(shù)器。</p><p><b>　　74163的應用：</b></p><p>　　（1）、構成任意模的計數(shù)器</p><p>　　將74163與少量門電路結合可構成任意模計數(shù)器。常見的方法有：清零法和置數(shù)法。本課程設計就是使用74163和74LS00采

10、用清零法制成模6000計數(shù)器。</p><p>　　（2）、計數(shù)器的擴展</p><p>　　設集成計數(shù)器的模為 n。若干片這樣的計數(shù)器可以擴展成模為N(N>n)的計數(shù)器。擴展的方式分為異步和同步兩種。本課程設計采用的是同步擴展法。</p><p>　?。?）、可編程分頻器。</p><p>　?。?）、序列信號發(fā)生器。</p&g

11、t;<p>　　表1 　74LS163 功能表</p><p><b>　　脈沖源電路：</b></p><p>　　用 一片NE555 實現(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)生需要的信號頻率，在本實驗中，我們是要它產(chǎn)生的周期為0.01s。</p><p><b>　

12、　六、連接實際電路：</b></p><p>　　我們的實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現(xiàn)了模6000計數(shù)器功能的電路，并在其基礎上設計了控制電路。增加了清零和保持線路及開關，此時，我們又創(chuàng)造性地增設了計時開關，即接通電路電源使計數(shù)器停留在00：00處，接通計時開關秒表正常運行。在連接過程中，我們也多次連接錯誤，造成計數(shù)器運行

13、不正常，但我們都通過認真的逐級排查找到了錯誤并改正了電路。最終經(jīng)過三天的艱苦奮斗我們完成了課設目標，在實現(xiàn)了電路全部功能的同時為我們的作品加入了自己的創(chuàng)新成分。</p><p>　　七、課程設計過程中遇到的問題：</p><p>　?。?）最小位無法停留在9上的問題：</p><p>　　在測試過程中我們發(fā)現(xiàn)最小位在暫停時無法停留在9上，在查閱相關資料后我們了解到是

14、因為163的清零端的優(yōu)先級高于保持端造成的，當最小位對應二進制代碼為1001是隨著CP脈沖的到來需要清零，此時人為施加的保持信號也隨脈沖打入163，但由于保持的優(yōu)先級低于清零，163就會先清零最終最小位會暫停在0上而不是9。發(fā)現(xiàn)這個問題后，我們經(jīng)過研究決定改變它們的優(yōu)先級，使用兩個與非門實現(xiàn)了停留在9的功能，但問題隨之出現(xiàn)，當我們使用清零開關的時候，由于優(yōu)先級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分開，用保持信號

15、限制自然清零信號并最終達到了預想的效果。</p><p>　?。?）、信號的單向傳輸問題：</p><p>　　在實現(xiàn)清零功能時我們有兩種選擇：一是用置數(shù)端清零；二是使用清零端清零。考慮到我們使用的是同步脈沖的技術方法，已經(jīng)使用到了清零端為了布線的簡潔我們決點采用難度稍高的清零端清零。開始我們只是設想簡單的把所有清零端連接起來并人為打入低電平就可實現(xiàn)清零，但我們沒有考慮到信號的傳導方向問題

16、。當線路中有自然清零信號時，由于各清零端時短接的就會造成清零信號的沖突時其他位無法正常計數(shù)。為了達到信號的單向傳輸，我們在每兩個清零端之間加上了兩個與非門通過與非門實現(xiàn)了信號的單向性。</p><p>　?。?）、數(shù)據(jù)溢出功能的實現(xiàn)：</p><p>　　由于秒表顯示的最高位是十位，所以它最多計時到一分鐘，我們就設想添加數(shù)據(jù)溢出功能，當秒表到達一分鐘時，計數(shù)器停留在60：00秒處，添加的發(fā)

17、光二極管被點亮起到警示作用。我們?yōu)閷崿F(xiàn)這個功能，考慮使用最高位的清零信號經(jīng)過與非門的處理作為自然保持信號，打入最低位的保持端中。二極管則使用最高位的清零信號點亮。但此時遇到的問題就是由于保持端同時和二極管以及保持開關相連，當人為打入保持信號時，二極管也會點亮。經(jīng)過我們考慮這也是一個信號的單向性問題，只要保證二極管上清零信號的可出不可進就能實現(xiàn)設想功能。最后經(jīng)過我們改造過線路后，實現(xiàn)了以上功能。</p><p>