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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b> ——電子秒表</b></p><p><b> 學(xué)院:</b></p><p><b> 專(zhuān)業(yè)、班級(jí):</b></p><p><b> 姓名:</b
2、></p><p><b> 學(xué)號(hào):</b></p><p><b> 指導(dǎo)教師:</b></p><p> 2011年12月 </p><p><b> 目錄</b></p><p> 一.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求―――――――――――――
3、―-</p><p> 二.總體框圖――――――――――――――――――</p><p> 三.選擇器件――――――――――――――――――</p><p> 四.功能模塊――――――――――――――――――</p><p> 五.總體設(shè)計(jì)電路――――――――――――――― </p><p> 六.設(shè)計(jì)心得
4、體會(huì)―――――――――――――――― </p><p> 電子秒表電路 </p><p> 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 </p><p> 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)電子秒表,計(jì)時(shí)部分由0.1s位,s位,s十位計(jì)
5、數(shù)器組成</p><p> 1、秒表最大計(jì)時(shí)值為59.9秒;</p><p> 2、3位數(shù)碼管顯示,分辨率為0.1秒;</p><p> 3、具有清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能</p><p><b> 總體框圖</b></p><p> 由上圖數(shù)字式秒表電路的結(jié)構(gòu)框圖可知,整
6、個(gè)電路由方波信號(hào)發(fā)生器,分頻電路,計(jì)數(shù)顯示電路,啟停電路與清零電路,五部分組成。設(shè)計(jì)時(shí),計(jì)數(shù)顯示電路組成時(shí)間顯示電路,鍵控部分由于控制各部分電路,故在單元電路設(shè)計(jì)分析時(shí)省去。故該電路可以分為脈沖信號(hào)發(fā)生器、分頻電路、計(jì)數(shù)器電路、時(shí)間顯示電路、控制電路五大單元電路</p><p> 選擇器件(主要:555定時(shí)器﹑74LS90)</p><p><b> 1、555定時(shí)器<
7、/b></p><p> 555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時(shí)器成本低,性能可靠,只需要外接幾個(gè)電阻、電容,就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。</p><p> 555 時(shí)基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。LM555/LM555C 系列屬
8、于雙極型。</p><p> 優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大,驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 200mA。而另一種 CMOS 型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高,但輸出功率要小得多,輸出驅(qū)動(dòng)電流只有幾毫安。</p><p> 雙極型定時(shí)器CB555是由比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器和集電極開(kāi)路的放電三極管TD三部分組成</p><p><b> 555管腳圖</b>
9、;</p><p> 555引腳圖介紹如下1地( GND )2觸發(fā) (TR),是下比較器的輸入3輸出 (OUT),有0和1兩種狀態(tài),它的狀態(tài)由輸入所加的電平?jīng)Q定4復(fù)位 (R),叫上低電平(<0.3V)時(shí)可使輸出端為低電平5控制電壓 (CV),可以用來(lái)改變上下觸發(fā)電平值6門(mén)限(閾值) (TH),是上比較器的輸入7放電 (DIS),是內(nèi)部放電管的輸出,它有懸空和接地兩種狀態(tài),也是由輸端 的狀態(tài)
10、決定8電源電(VCC)</p><p> 555定時(shí)器的內(nèi)部邏輯電路如下圖所示:</p><p> 圖5 、555內(nèi)部原理圖</p><p> 上圖中TR為低觸發(fā)端,TH為高觸發(fā)端,Rd為清零端,CO為控制電壓端,D是放電端,OUT是輸出端, Vcc是電源端。</p><p><b> 2.功能表</b><
11、;/p><p> 高電平觸發(fā)輸入端TH大于高閾值電壓,低電平觸發(fā)輸入端/TR大于低閾值電壓時(shí),TH有效,輸出為低電平;高電平觸發(fā)輸入端TH小于高閾值電壓,低電平觸發(fā)輸入端/TR大于低閾值電壓時(shí),二者均無(wú)效,輸出為保持;高電平觸發(fā)輸入端TH小于高閾值電壓,低電平觸發(fā)輸入端/TR小于低閾值電壓時(shí),TH有效,輸出為高電平。</p><p><b> 2、74LS90</b>
12、</p><p><b> 引腳圖</b></p><p> 表1 74LS90功能表</p><p><b> 功能模塊</b></p><p> 1﹑脈沖信號(hào)發(fā)生器電路</p><p> 1、振蕩器電路設(shè)計(jì):</p><p> 振蕩
13、器是數(shù)字秒表的核心。振蕩的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字式秒表的精確度,一般來(lái)說(shuō)振蕩器的頻率越高,計(jì)時(shí)精度也越高。</p><p> 555定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器</p><p> 555定時(shí)器構(gòu)成的自激振蕩器如圖2.2,其原理為:f≈ 1.44/ (R1+2*R2)C1;</p><p> 圖2.2 555振蕩器電路圖</p><p>
14、 在本次設(shè)計(jì)中我采用了應(yīng)用比較廣泛的555構(gòu)成的振蕩器,電路圖如下:</p><p><b> 運(yùn)行結(jié)果如下:</b></p><p> 接通電源后,電容C1被充電,6結(jié)點(diǎn)的電壓升高,當(dāng)電壓上升到2/3VCC時(shí),觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),輸出VO為低電平,放電管T導(dǎo)通,電容C2放電,6結(jié)點(diǎn)的電壓降低,當(dāng)電壓降低到1/3VCC時(shí),觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),輸出VO為高電平,放電管T截止。如此反
15、復(fù),輸出矩形脈沖。</p><p> 充電時(shí)間常數(shù):T1=(R1+R2+R3)C1×Ln2=0.7C(R1+R2+R3)</p><p> 放電時(shí)間常數(shù):T2=(R2+R3)C1×Ln2=0.7C(R2+R3)</p><p> 脈沖的頻率是:F=1/T1+T2</p><p> 調(diào)節(jié)使調(diào)節(jié)R3=60K 歐姆,可以
16、計(jì)算出頻率為1000Hz。</p><p><b> 二、分頻電路設(shè)計(jì):</b></p><p> 我們采用555構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生1000HZ的矩形脈沖,頻率太高,我們必須對(duì)其進(jìn)行分頻,才能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的0.1秒信號(hào),我采用的分頻方法是兩片十進(jìn)制芯片進(jìn)行2級(jí)十分頻,從而得到頻率為10HZ的秒信號(hào),我選取芯片74LS90</p><p><
17、b> 電路圖如下:</b></p><p><b> 運(yùn)行結(jié)果如下:</b></p><p> 由原理圖和運(yùn)行結(jié)果可以看出,我們通過(guò)二級(jí)十分頻,把1000HZ的交流信號(hào)變?yōu)?0HZ的信號(hào),即得到了標(biāo)準(zhǔn)的0.1秒的信號(hào)。</p><p><b> 三、計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)</b></p>&l
18、t;p> 我們?cè)O(shè)計(jì)的秒表要實(shí)現(xiàn)能計(jì)時(shí)59.9秒的功能,所以要用到三個(gè)計(jì)數(shù)器,我采用了74LS90芯片,其中有精度為0.1秒的要十進(jìn)制,精度為一秒的要十進(jìn)制,精度為十秒的要六進(jìn)制。</p><p> (1)先實(shí)現(xiàn)0.0-9.9秒的電路,具體實(shí)現(xiàn)方法是直接將兩個(gè)十進(jìn)制的74LS90直接級(jí)聯(lián),我采用的是串行級(jí)聯(lián)的方式,由于74LS90的翻轉(zhuǎn)為下降沿翻轉(zhuǎn),所以不需要在串行時(shí)加入一個(gè)非門(mén),具體電路圖如下</
19、p><p> ?。?)實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制的精度為10的計(jì)數(shù)器</p><p> 四、譯碼顯示電路設(shè)計(jì):</p><p> 用七段發(fā)光二極管來(lái)顯示電路譯出的數(shù)字,顯示器有兩種,共陰極和共陽(yáng)極顯示器,74LS48譯碼出來(lái)的是高電平,所以對(duì)應(yīng)的顯示器應(yīng)該為共陰極顯示器,在此次設(shè)計(jì)中,我選用的是解碼顯示器,即它內(nèi)部有與顯示器所對(duì)應(yīng)的譯碼器,我們?cè)谑褂脮r(shí)可以直接把需要譯碼的端口QA,
20、QB,QC,QD接入,則可以直接顯示數(shù)字,簡(jiǎn)單方便。</p><p> 圖2.9 譯碼顯示電路圖</p><p><b> 五、控制電路</b></p><p> 開(kāi)始/清零鍵(A):將計(jì)數(shù)器部分的每片74LS90的RO(1)與RO(2)端相連,如下圖所示設(shè)置一個(gè)單刀雙擲的開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)的一控制端接地,另一控制端接高電平,有74LS90
21、功能表可知:當(dāng)開(kāi)關(guān)A置于接地端時(shí),計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù),當(dāng)開(kāi)關(guān)A置于高電平端時(shí),計(jì)數(shù)器清零。</p><p> 圖2.10 開(kāi)始/清零鍵部分電路圖</p><p> 暫停/繼續(xù)鍵(B):</p><p> 系統(tǒng)綜述、總體電路圖</p><p> 圖3.1 數(shù)字式秒表總體設(shè)計(jì)電路圖</p><p> 收獲與體會(huì),存
22、在的問(wèn)題等</p><p> 收獲體會(huì):在整個(gè)課設(shè)過(guò)程中我們遇到了種種困難,剛開(kāi)始我們對(duì)此是一頭霧水,但隨著在圖書(shū)館進(jìn)行資料的查閱我們也漸漸的了解了這個(gè)設(shè)計(jì)的原理,在設(shè)計(jì)中我們也嘗試使用不同的元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)它的最終功能,盡管比較困難。musitisim軟件有時(shí)會(huì)出問(wèn)題,在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來(lái),這就需要不斷地嘗試才能得出正確的答案。</p><p> 在實(shí)際的操作過(guò)程中,
23、我們提高了自己的動(dòng)手能力,雖然整個(gè)過(guò)程都是使用軟件進(jìn)行模擬的,調(diào)試中我們遇到各種各樣的問(wèn)題,電路的調(diào)試提高了我們解決問(wèn)題的能力,學(xué)會(huì)了在設(shè)計(jì)中獨(dú)立解決問(wèn)題,也包括怎樣去查找問(wèn)題。似乎所有的事都得自己新手去操作才會(huì)在腦海中留下深刻的印象,這個(gè)小小的課程設(shè)計(jì)讓我可以熟練的操作Multisim軟件,也了解了不少器件的功能的應(yīng)用,也加深了對(duì)數(shù)字電路認(rèn)識(shí)和理解。</p><p> 記得在所有工作都完成后,我們需要進(jìn)行模擬
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