《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)---多人數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 Protues簡(jiǎn)介1</p><p>　　2 多功能數(shù)字秒表方案設(shè)計(jì)與論證3</p><p>　　3多功能數(shù)字秒表總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　4多功能數(shù)字秒表的工作原理4</p><p>　　4.1脈沖源電路4<

2、;/p><p>　　4.2總清零控制電路8</p><p>　　4.3時(shí)間計(jì)數(shù)單元9</p><p>　　4.4分頻器電路11</p><p>　　4.5 碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元14</p><p>　　4.6多功能數(shù)字秒表電路的組合15</p><p>　　5 電路的調(diào)試18</p&g

3、t;<p>　　5.1 時(shí)鐘發(fā)生器的測(cè)試18</p><p>　　5.2 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示單元的測(cè)試18</p><p>　　5.3 整體測(cè)試19</p><p>　　5.4 電子秒表準(zhǔn)確度的測(cè)試19</p><p><b>　　6.硬件設(shè)計(jì)20</b></p><p>　

4、　7.課程設(shè)計(jì)心得21</p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表23</p><p>　　1 Protues簡(jiǎn)介</p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿

5、真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 </p><p>　　其功能特點(diǎn)如下: Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：</p><p><b>　　（1）原理布圖</b><

6、/p><p>　?。?）PCB自動(dòng)或人工布線</p><p>　　（3）SPICE電路仿真</p><p><b>　　具有3大功能模塊:</b></p><p>　?。?）—個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；</p><p>　?。?）PROSPICE混合模型SPICE仿真;</p&g

7、t;<p>　　（3） ARES PCB設(shè)計(jì). </p><p>　　Protues提供了豐富的資源: </p><p>　?。?）Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。</p><p>　?。?）Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、

8、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。</p><p>　?。?）除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 </p><

9、p>　?。?）Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 </p><p><b>　　軟件仿真:</b></p><p>　　支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。</p>

10、;<p>　?。?）提供軟件調(diào)試功能</p><p>　?。?）提供豐富的外圍接口器件及其仿真</p><p>　　RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。這樣很接近實(shí)際。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。</p><p>　?。?） 提供豐富的虛擬儀器</p><

11、p>　　利用虛擬儀器在仿真過(guò)程中可以測(cè)量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力。</p><p>　　（4） 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能</p><p><b>　　電路功能仿真:</b></p><p>　　在PROTUES繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)

12、程。 </p><p>　　PROTEUS是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。</p><p>　　PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 </p><p>　　它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)

13、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái) </p><p>　　隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

14、”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　本次多功能數(shù)字秒表課程設(shè)計(jì)就是基于PROTEUS仿真軟件進(jìn)行仿真的設(shè)計(jì)與制作的。</p><p>　　2 多功能數(shù)字秒表方案設(shè)計(jì)與論證</p><

15、p>　　電子秒表的工作原理就是不斷輸出連續(xù)脈沖給加法計(jì)數(shù)器，而加法計(jì)數(shù)器通過(guò)譯碼器來(lái)顯示它所記憶的脈沖周期個(gè)數(shù)。</p><p>　　1.時(shí)鐘發(fā)生器：利用石英震蕩555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器做時(shí)鐘源,產(chǎn)生脈沖。 2.記數(shù)器：對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行記數(shù)并進(jìn)位,百分之一秒和十分之一秒以及個(gè)位秒之間10進(jìn)制,十位秒為六進(jìn)制; 本設(shè)計(jì)采用可預(yù)置的十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成電子秒表的計(jì)數(shù)單元。 3

16、.譯碼器：對(duì)脈沖記數(shù)進(jìn)行譯碼輸出到顯示單元中。</p><p>　　4.顯示器：采用4片LED顯示器把各位的數(shù)值顯示出來(lái)，是秒表最終的輸出，共有四位，精確到百分之一秒；74LS48是BCD碼到七段碼的顯示譯碼器。 5.控制器：控制電路是對(duì)秒表的工作狀態(tài)（記時(shí)開(kāi)始/暫停）進(jìn)行控制的單元。屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位的功能。 </p><p>　　3多功能數(shù)字秒表總體設(shè)計(jì)

17、</p><p>　　圖 3-1 總體工作流程圖 </p><p>　　圖 3-2 單獨(dú)模塊工作流程圖 </p><p>　　4多功能數(shù)字秒表的工作原理</p><p><b>　　4.1脈沖源電路 </b></p><p>　　用 555 實(shí)現(xiàn)多諧振蕩產(chǎn)生頻率為100Hz的方波（即周期為0.01

18、秒的方波）。</p><p>　　圖 4-1 555管腳圖 圖4-2 555內(nèi)部原理圖 </p><p>　?。?）555電路的工作原理</p><p>　　555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖4-2所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本 RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)管 T，比較器的參考電壓由三只5K Q的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。

19、它們分別使高電平比較器C1的同相輸入端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為2/3Vcc和上1/3Vcc。C1與C2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管T的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳即高電平觸發(fā)輸入并超過(guò)參考電平2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通：當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于1/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管截止。4腳是復(fù)位端，當(dāng)=0，555的3腳輸出低電平。平

20、時(shí)端開(kāi)路或接Vcc， 5腳Vco是控制電壓端，平時(shí)輸出2/3Vcc作為比較器C1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸人電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.047µf的電容器接地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻值的放電通路。</p><p>　　555定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電

21、路，并由兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開(kāi)關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。</p><p>　?。?）構(gòu)成多諧振蕩器</p><p>　　如 圖4-3（a）, 由555定時(shí)器和外接元件、、構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需

22、要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò)、向充電，以及通過(guò)向7腳放電端放電，其波形如 圖4-3（b）所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是T＝tw1十tw2， tw1＝0.7(十)， tw2＝0.7，555電路要求和均應(yīng)大于或等于1K，但十應(yīng)小于或等于3.3MΩ。</p><p>　　外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣

23、。 </p><p>　　圖4-3（a） 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器</p><p>　　圖4-3（b） 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器輸出波形</p><p>　?。?）組成占空比可調(diào)的多諧振蕩器</p><p>　　圖4-4 555組成占空比可調(diào)的多諧振蕩器</p><p>　　電路如 圖4-4，它比 圖4-3

24、所示電路增加了一個(gè)電位器和兩個(gè)相同的二極管。D1、D2用來(lái)決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑（充電時(shí)D1 導(dǎo)通，D2截止：放電時(shí)D2導(dǎo)通，D1截止）。</p><p>　　占空比: P＝tw1 / ( tw1十tw2) 0.7/[0.7 (+)] ＝ /(+)</p><p>　　可見(jiàn)，若取=。電路即可輸出占空比為 50％的方波信號(hào)。</p><p>　　如圖4

25、-5是輸出為占空比50％的方波</p><p>　　圖4-5 輸出占空比為 50％的方波</p><p>　　4.2總清零控制電路 </p><p>　　如圖4-6 為電路的總清零控制電路，該電路在開(kāi)關(guān)合上之后會(huì)輸出低電平，作用于各個(gè)74LS160的MR端，實(shí)現(xiàn)異步清零功能；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后輸出高電平，電路處于計(jì)時(shí)狀態(tài)。總清零控制電路便于實(shí)現(xiàn)電路的總的清零控制，同時(shí)也

26、對(duì)時(shí)鐘脈沖起到控制作用。</p><p>　　圖4-6 電路的總清零控制電路</p><p>　　4.3時(shí)間計(jì)數(shù)單元 </p><p>　　記數(shù)器74160、74ls192、74LS90等都能實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制記數(shù)，本設(shè)計(jì)采用十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成電子秒表的計(jì)數(shù)單元，如圖三所示，555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器作為計(jì)數(shù)器74LS160的時(shí)鐘輸入。計(jì)數(shù)器1及計(jì)數(shù)器2

27、接成5421碼十進(jìn)制形式，其輸出端與實(shí)驗(yàn)裝置上譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示0.1～0.9秒計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)器2及計(jì)數(shù)器3也接成8421碼十進(jìn)制形式，計(jì)數(shù)器3和計(jì)數(shù)4接成60進(jìn)制的形式，實(shí)現(xiàn)秒對(duì)分的進(jìn)位。計(jì)數(shù)器2及計(jì)數(shù)器3也接成8421碼十進(jìn)制形式.集成異步計(jì)數(shù)器74LS160簡(jiǎn)介 74LS160是異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 要實(shí)現(xiàn) 0.1 秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10

28、進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用 74LS160 實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　74LS160中文資料內(nèi)容說(shuō)明：74LS160是十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（異步清除） 74LS160 為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式， 160

29、60;的清除端是異步的。當(dāng)清除端/MR 為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。160 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE 為低電平時(shí)，在 CP 上升沿作用下，輸出端 Q0－Q3 與數(shù)據(jù)輸入端 DO－D3 一致。對(duì)于54/74160，當(dāng) CP 由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)控制端 ENP、EN

30、T為高電平，則/PE 應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而 54/74LS160 無(wú)此種限制。160 的計(jì)數(shù)是同步的，靠 CP 同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng) ENP、ENT 均為高電平時(shí)，在 CP 上升沿作用下 Q0－Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于 54/74160，只有當(dāng)CP

31、0;為高電平時(shí)，ENP、ENT 才允許由高至低電平的跳變，而 54/74LS160的 ENP、ENT 跳變與 CP 無(wú)關(guān)。160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（RCO）輸出一個(gè)</p><p>　　如 圖4-7為74LS160管腳圖；如表4-1 為74LS160 的功能表。</p><p><b>

32、　　RCO 進(jìn)位輸出端</b></p><p><b>　　ENP 計(jì)數(shù)控制端</b></p><p><b>　　ENT 計(jì)數(shù)控制端</b></p><p><b>　　Q0－Q3 輸出端</b></p><p>　　圖4-

33、7 74LS160管腳圖</p><p>　　表4-1 74LS160 的功能表</p><p><b>　　4.4分頻器電路 </b></p><p>　　通常，由555構(gòu)成的多謝振蕩器輸出頻率是100Hz的，是比較高，為了得到 10Hz、1Hz、0.1Hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。 須設(shè)計(jì)三個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 ，對(duì)頻率為

34、100Hz 的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行十分頻得到10Hz，再對(duì)頻率為 10Hz 的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行十分頻得到1Hz，對(duì)頻率為 1Hz 的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行十分頻得到0.1Hz。一個(gè)單獨(dú)的模塊有四個(gè)74LS160組成，四塊分別控制四位，在最低位的74LS160的進(jìn)位輸出端 RCO（進(jìn)位時(shí)輸出有效為高電平）取得周期為 0.1S 的矩形脈沖，作為記錄十分之一秒位的使能端控制位，從而使得每十個(gè)100Hz的脈沖到來(lái)后十分之一位加一。以此內(nèi)推，由十分之一秒位 可以控制秒

35、位，由秒位控制十位。 用集成160 為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，電路圖如下：</p><p>　　如 圖4-8是 74LS160構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 </p><p>　　圖4-8 74LS160構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 </p><p>　　如 圖4-9是 74LS160構(gòu)成0.01秒位和0.1秒位計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖4-

36、9 74LS160構(gòu)成0.01秒位和0.1秒位計(jì)數(shù)器</p><p>　　如 圖4-10是 74LS160構(gòu)成0.01秒位、0.1秒位、1秒位、十秒位計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖4-10 74LS160構(gòu)成0.01秒位、0.1秒位、1秒位、十秒位計(jì)數(shù)器</p><p>　　為了使實(shí)現(xiàn)60秒技術(shù)后顯示器重新計(jì)數(shù)，應(yīng)該在顯示器顯示59:99后顯示00:00,所以應(yīng)

37、該在最高位加一個(gè)重新置數(shù)電路，使最高位在顯示6時(shí)就置零（現(xiàn)實(shí)中6是不顯示的），如 圖4-11是74LS160構(gòu)成的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖4-11 74LS160構(gòu)成的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　4.5 碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元 </p><p>　　計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以 8421BCD碼形式輸出，用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器

38、件所需要的輸出邏輯和一定的電流。譯碼顯示單元:</p><p>　　本部分由7448譯碼器和七段顯示共陰極數(shù)碼管構(gòu)成。在其引腳當(dāng)中A、B、C、D為BCD碼輸入端，QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。電路如 圖4-12：</p><p>　　圖4-12 由7448譯碼器和七段顯示共陰極數(shù)碼管構(gòu)成的譯碼電路</p>&l

39、t;p>　　電路仿真的時(shí)候，為了簡(jiǎn)化電路，所以沒(méi)有將7448譯碼器和七段顯示共陰極數(shù)碼管構(gòu)成的譯碼電路畫出，只是用一個(gè)虛擬顯示器代替。如果要做出實(shí)物的話，就用7448譯碼器和七段顯示共陰極數(shù)碼管構(gòu)成的譯碼電路進(jìn)行實(shí)物焊接。</p><p>　　4.6多功能數(shù)字秒表電路的組合</p><p>　　由計(jì)數(shù)、分頻、譯碼組成的電路，如 圖4-13所示。</p><p>

40、;　　該電路組成之后，就可以進(jìn)行00：00到59：99的循環(huán)顯示過(guò)程。各顯示器從左到右依次對(duì)應(yīng)的是十秒位、秒位、十分之一秒位、百分之一秒位。</p><p>　　圖4-13 由計(jì)數(shù)、分頻、譯碼組成的電路</p><p>　　一個(gè)單獨(dú)的電子秒表電路</p><p>　　如 圖4-14 是單獨(dú)的電子秒表電路 。該電路可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)電子秒表計(jì)數(shù)，可實(shí)現(xiàn)顯示器全部清零、開(kāi)始

41、計(jì)時(shí)功能。其中，為了防止現(xiàn)實(shí)中實(shí)物制作后，按鍵會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)的情況，在時(shí)鐘發(fā)生器開(kāi)始按鍵后接一個(gè)觸發(fā)器防止出現(xiàn)抖動(dòng)的情況。閉合時(shí)鐘發(fā)生器開(kāi)關(guān)，觸發(fā)器輸出低電平，使時(shí)鐘發(fā)生器不能夠產(chǎn)生脈沖，計(jì)數(shù)停止；斷開(kāi)時(shí)鐘發(fā)生器開(kāi)關(guān)，觸發(fā)器輸出高電平，使時(shí)鐘發(fā)生器能夠產(chǎn)生脈沖，計(jì)數(shù)開(kāi)始，由此可以實(shí)現(xiàn)電路中的計(jì)數(shù)總的控制。該電路可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)電子秒表計(jì)數(shù)，因此可以測(cè)量一個(gè)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)。</p><p>　　圖4-14 單獨(dú)的電子秒表電

42、路</p><p>　　多功能數(shù)字秒表完整圖</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)記住八名運(yùn)動(dòng)員的短跑成績(jī)，因此電路中需要設(shè)計(jì)出記錄八個(gè)單獨(dú)的計(jì)數(shù)電路，可以將一個(gè)單獨(dú)的計(jì)數(shù)電路經(jīng)過(guò)修改之后與時(shí)鐘發(fā)生器相連接，其中脈沖和清零是總的控制電路，可實(shí)現(xiàn)電路中全部計(jì)數(shù)器的控制，而不影響電路的單獨(dú)控制。為了單獨(dú)控制一個(gè)單獨(dú)的電路，在每個(gè)單獨(dú)的電路的脈沖輸入端接一個(gè)開(kāi)關(guān)，用以控制一個(gè)運(yùn)動(dòng)員的計(jì)時(shí)控制。在電路

43、需要實(shí)現(xiàn)八個(gè)運(yùn)動(dòng)員的計(jì)時(shí)，只需將相應(yīng)的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合。如 圖4-15是多功能數(shù)字秒表完整圖。</p><p>　　圖4-15 多功能數(shù)字秒表完整圖</p><p><b>　　5 電路的調(diào)試</b></p><p>　　5.1 時(shí)鐘發(fā)生器的測(cè)試</p><p>　　用示波器觀察時(shí)鐘輸出電壓波形并測(cè)量其頻率，調(diào)節(jié)RW1，

44、使輸出波形頻率為100Hz（周期為10ms），若無(wú)波形輸出，檢查555定時(shí)器。 如 圖5-1是時(shí)鐘發(fā)生器輸出的周期為10ms的方波。</p><p>　　圖5-1 時(shí)鐘發(fā)生器輸出的周期為10ms的方波</p><p>　　5.2 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示單元的測(cè)試</p><p>　　測(cè)量計(jì)數(shù)器功能和分頻器功能，看輸出頻率是否為10倍關(guān)系，各段測(cè)量顯示管的功能是否正常。如

45、圖5-2 是0.01秒、0.1秒、1秒、10秒對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)波形。</p><p>　　圖5-2 0.01秒、0.1秒、1秒、10秒對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)波形</p><p><b>　　5.3 整體測(cè)試</b></p><p>　　先按按鈕清零開(kāi)關(guān)，此時(shí)電子秒表不工作，再按一下清零開(kāi)關(guān)，則計(jì)數(shù)器清零后變開(kāi)始計(jì)時(shí)，觀察數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)情況是否正常。如不

46、需要計(jì)時(shí)或暫停時(shí)，按一下開(kāi)關(guān)脈沖開(kāi)關(guān)，立即會(huì)出現(xiàn)暫停狀態(tài)。如果希望單獨(dú)的顯示器暫停計(jì)時(shí)，就把相對(duì)應(yīng)的暫停開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。</p><p>　　然后再對(duì)單獨(dú)的每一個(gè)計(jì)數(shù)單元進(jìn)行測(cè)試，在各個(gè)時(shí)間段分別斷開(kāi)各個(gè)單獨(dú)的計(jì)時(shí)開(kāi)關(guān)，模擬現(xiàn)實(shí)中的對(duì)八個(gè)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)計(jì)時(shí)，仿真波形如 圖5-3。</p><p>　　圖5-3 多功能數(shù)字秒表的綜合仿真</p><p>　　5.4 電子秒表準(zhǔn)

47、確度的測(cè)試</p><p>　　利用電子鐘或手表的計(jì)時(shí)對(duì)電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)，若時(shí)間不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)RW1，使誤差在0.01s之內(nèi)。</p><p><b>　　6.硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　元器件的選擇</b></p><p>　　由于市場(chǎng)上的元器件的問(wèn)題，在做實(shí)際物品時(shí)要考慮到電阻的問(wèn)

48、題以及電路在應(yīng)用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，所選元器件要符合實(shí)際，因此需要把元器件的理論值改為實(shí)際中常見(jiàn)的最終元器件如下：</p><p>　　表6-1 多功能數(shù)字秒表課設(shè)選取原件列表</p><p><b>　　7.課程設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　通過(guò)上一次的模電課程設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)易電子琴，我學(xué)到了很多的模電知識(shí)，而這次，通過(guò)嘗試制作了一個(gè)多

49、功能數(shù)字秒表的數(shù)字課程設(shè)計(jì)的作業(yè)，我又學(xué)到了許多關(guān)于數(shù)字電路的知識(shí)。雖然這個(gè)課程設(shè)計(jì)很難，但是當(dāng)我做出來(lái)之后我還是感覺(jué)很高興的。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)這次課程設(shè)計(jì)不是很好做的，最開(kāi)始的時(shí)候經(jīng)過(guò)我個(gè)人的思考發(fā)現(xiàn)，如果用數(shù)字電路的知識(shí)是很難完成的，因?yàn)閿?shù)電做的話用的芯片會(huì)很多。這樣的話電路的設(shè)計(jì)會(huì)很復(fù)雜，以至于不能進(jìn)行實(shí)物的制作，所以應(yīng)該用單片機(jī)制作。我想這個(gè)方向應(yīng)該是對(duì)的，但是對(duì)于單片機(jī)這門課程我還不是很熟

50、悉，因此在前期的工作中我的重點(diǎn)是放在單片機(jī)制作多功能數(shù)字秒表上面的，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果用單片機(jī)做的話，所要寫的程序?qū)ξ襾?lái)說(shuō)是很復(fù)雜的。經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，我一直在之中比較糾結(jié)，用單片機(jī)，自己又不會(huì)，但是實(shí)物容易做；用數(shù)電知識(shí)做的話，實(shí)物肯定不好做，芯片就比較多，所連的線更多。</p><p>　　最終，我還是決定用數(shù)電知識(shí)做，因?yàn)檫@畢竟是數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)，理所當(dāng)然應(yīng)該用數(shù)電做。下定決心之后，我就專心用數(shù)電做。經(jīng)過(guò)自己的精心

51、設(shè)計(jì)和制作，最終把課程設(shè)計(jì)的完整圖設(shè)計(jì)出來(lái)了。當(dāng)然，我有點(diǎn)高興，但是更多的是悲哀，因?yàn)檫@意味著我很有可能不做實(shí)物了，我個(gè)人認(rèn)為不做實(shí)物就相當(dāng)于沒(méi)有做課設(shè)。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，這次課設(shè)我還是學(xué)到很多東西的。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(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，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。通過(guò)

52、這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我們對(duì)許多電路都有了了解，也加深了我對(duì)Proteus軟件的使用。</p><p>　　最后我來(lái)總結(jié)一下這次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的不足。我認(rèn)為多功能數(shù)字秒表，這個(gè)課程設(shè)計(jì)的題目很好是很不錯(cuò)的，但是要做好的話是很難的，尤其是在我們沒(méi)有學(xué)習(xí)用有關(guān)程序（如單片機(jī)、ARM、FPGA等）設(shè)計(jì)知識(shí)的情況下。如果能用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)與制作的話，我想這應(yīng)該是很好的，做出來(lái)的實(shí)物應(yīng)該可以和市場(chǎng)上的這種秒表

53、相比。所以，在以后的時(shí)間，像今年的暑假，我應(yīng)該看一下有關(guān)單片機(jī)、FPGA方面的書，加深對(duì)我們專業(yè)的了解。</p><p>　　最后感謝楊媛媛老師對(duì)我們的幫助！</p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 伍時(shí)和. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：清華大學(xué)出版社， 2009. </p>

54、<p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社， 2006. </p><p>　　[3] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分. 北京：高等教育出版社， 2006.</p><p>　　[4] 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù). 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[5] 吳友宇.模擬電子技

55、術(shù)基礎(chǔ). 北京：清華教育出版社， 2009.</p><p>　　[6] Howard Johnson(美國(guó)),Martin Graham(美國(guó)). High-Speed Digital Design A Handbook of Black Magic . 北京：電子工業(yè)出版社， 2003.</p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表<

56、/p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： </p><p>　　年 月 日Dr3uhd3uhd3uの斷喉弩好多年課代表卡不都快遞吧4坤角兒4進(jìn)而34就可4蛕?D脙#軟媁?vo滂焜?蔣}り 鱷N-P"-觴?F瀢?鷲2SXWJ扱;[$E鍇?咼?wb,O?hW芀嚙C八??迎q???&锃?.楧D峘?wB賛裝 綄?衈]瞹?嘁?尥?

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