數(shù)字秒表課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　2013年12月</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　數(shù)字式秒表是一種常用的計(jì)時(shí)工具，以其價(jià)格低廉、走時(shí)準(zhǔn)確、使用方便、功能多而廣泛用于體育比賽中，下文介紹了如何利用中小規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體器件進(jìn)行數(shù)字式秒表的設(shè)計(jì)。

2、本設(shè)計(jì)中數(shù)字秒表的最大計(jì)時(shí)是99小時(shí)59分9/10秒，也就是說(shuō)分辨率是0.1秒，最后計(jì)數(shù)結(jié)果用數(shù)碼管顯示，需要實(shí)現(xiàn)清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、暫停計(jì)時(shí)、繼續(xù)計(jì)時(shí)等功能。當(dāng)計(jì)時(shí)停止的時(shí)候，由開(kāi)關(guān)給出一個(gè)清零信號(hào)，使得所有顯示管全部清零</p><p>　　在本次實(shí)驗(yàn)中由六片74LS160構(gòu)成兩個(gè)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)秒表的計(jì)數(shù)功能。由于需要比較穩(wěn)定的信號(hào)，我們用555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器或石英

3、晶體多諧振蕩器產(chǎn)生100HZ的信號(hào)，用六個(gè)數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)，最后在電路中加入了兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)一個(gè)控制電路的啟動(dòng)和暫停；另一個(gè)控制電路的清零。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　題目 摘要 關(guān)鍵詞 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………………………3</p><p>　　第一章 系統(tǒng)概述…………………

4、………………….……………………………………………………………4</p><p>　　第二章 單元電路與分析………………………………………………….…………………………………5</p><p>　　2.1 秒信號(hào)發(fā)生器………………………………………………….…………………………………………….……..5</p><p>　　2.1.1 選擇信號(hào)發(fā)生器方案……………

5、…………………………………….…………………………...5</p><p>　　2.1.2石英晶體多諧振蕩器……………………………………………………....……………………….7</p><p>　　2.1.3方案對(duì)比與選擇…………………………………………………………..…..……………………….9</p><p>　　2.1.4 555構(gòu)成的多諧振蕩器仿真圖………

6、……………………………….…...……………………9</p><p>　　2.2消抖電路及其原理………………………………………………….……………………………………………10</p><p>　　2.3分、秒、毫秒計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)..……………..………………………………………..…………………10</p><p>　　2.3.1選擇計(jì)數(shù)器的方案 …………………………

7、…………………………….………………………..10</p><p>　　2.3.2 74LS160計(jì)數(shù)器功能的介紹……………………………….………………………..…………..11</p><p>　　2.3.3計(jì)數(shù)器最終連線圖…………………………………..………………………..……………………..12</p><p>　　2.4譯碼器…………………………………………

8、…………….…………………………………………………………..13</p><p>　　2.4.1譯碼器的基本原理………..………………………………………………………..………………..13</p><p>　　2.4.2 74LS48顯示譯碼器管腳圖………….………………………………..…………………………..13</p><p>　　2.4.374LS48功能介紹

9、………..…………………………………………………..………………………….13</p><p>　　2.5數(shù)碼管……………………………………………………………………..............................................15</p><p>　　2.5.1七段數(shù)碼管工作原理………..…………………………………………………...………………...15<

10、;/p><p>　　2.5.2七段數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹….………………………………………………………...……..…..16</p><p>　　2.5.3顯示器匹配電路圖….……………………………………………………...………………………..17</p><p>　　第三章 系統(tǒng)綜述……..………………………………………………………………………………………….…18&

11、lt;/p><p>　　3.1總電路圖……………………………………………………………..…………………………………………..18</p><p>　　第四章 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………………………………..….19</p><p>　　4.1課程總結(jié)……………………………………………………………………………………………………………

12、19</p><p>　　4.2故障分析……………………………………………………………………………………………………………19</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………….……………………..………………..……..……………………………………..20</p><p>　　元件明細(xì)表………………….………………………………..………………..……..………

13、……………………………20</p><p>　　鳴謝…………………….…………………………………………………..…………………………………………………….21</p><p>　　收獲和體..…………………………………………………………………………………………………………………….21</p><p>　　評(píng)語(yǔ)…………………………………………………………………………

14、………………..…………………………………….23</p><p><b>　　數(shù)字式秒表</b></p><p>　　摘要： 數(shù)字式秒表是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，無(wú)機(jī)械裝置，具有較長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　數(shù)字式秒表從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。</

15、p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)所做數(shù)字式秒表由信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)和計(jì)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成。由于需要比較穩(wěn)定的信號(hào)，所以信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器構(gòu)成，信號(hào)頻率為100HZ。計(jì)時(shí)系統(tǒng)由計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器組成。計(jì)數(shù)器由74 –160構(gòu)成，由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成了一百進(jìn)制和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用異步進(jìn)位方式。譯碼器由7447構(gòu)成，為4-7譯碼。顯示器由數(shù)碼管構(gòu)成。具體過(guò)程為：由晶體震蕩器產(chǎn)生100HZ脈沖信號(hào)，傳入計(jì)數(shù)系

16、統(tǒng)，先進(jìn)入計(jì)數(shù)器，然后傳入譯碼器，將4位信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管可顯示的7位信號(hào)，結(jié)果以“99時(shí)“分”、“秒”、”依次在數(shù)碼管顯示出來(lái)。該秒表最大計(jì)時(shí)值為99時(shí)59分59秒9/10，“分”和“99時(shí)”為一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成，“秒”為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。關(guān)鍵詞: 計(jì)時(shí) 精度 計(jì)數(shù)器 顯示器 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　秒表最大計(jì)時(shí)值

17、為99時(shí)59分59秒9/10；</p><p>　　7位數(shù)碼管顯示，分辨率為0.1秒；</p><p>　　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>　　控制操作鍵不超過(guò)二個(gè)。</p><p>　　第一章 系統(tǒng)概述</p><p>　　所為數(shù)字式秒表，所以必須有一個(gè)數(shù)字顯示。按設(shè)計(jì)要求，須

18、用七段數(shù)碼管來(lái)做顯示器。題目要求最大記數(shù)值為99，59，59，那則需要六個(gè)數(shù)碼管。要求計(jì)數(shù)分辨率為0.1秒，那么我們需要相應(yīng)頻率的信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　選擇信號(hào)發(fā)生器時(shí)，有兩種方案：一種是用晶體震蕩器，另一種方案是采用集成電路555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器。其核心部分使用六個(gè)74160計(jì)數(shù)器采用串聯(lián)方式構(gòu)成，這種連接方式簡(jiǎn)單，使用元器件數(shù)量少。由于555定時(shí)器的比較器靈敏度較高，輸出驅(qū)動(dòng)電流

19、大，功能靈活，再加上電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算比較方便，所以CP脈沖是由555多諧振蕩器產(chǎn)生的。</p><p>　　數(shù)字式秒表實(shí)際上是一個(gè)頻率（100HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于數(shù)字式秒表計(jì)數(shù)的需要，故需要在電路上加一個(gè)控制電路，該控制電路清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能，同時(shí)100HZ的時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘的總體圖如圖所示。由圖可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘由以下幾部

20、分組成：555振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；防抖開(kāi)關(guān)；秒表控制開(kāi)關(guān)；一百進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器、六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器；以及秒、分的譯碼顯示部分等</p><p>　　圖1-1 原理流程圖</p><p>　　第二章 單元電路設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　§2.1秒信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　§2.1.1選擇信號(hào)發(fā)生器方案&

21、lt;/p><p>　　方案一：用晶體震蕩器，由石英晶體構(gòu)成的矩形波信號(hào)發(fā)生器</p><p><b>　　石英晶體多諧振蕩器</b></p><p>　　圖2-1-1石英晶體的電抗頻率特性和符號(hào) 圖2-1-2 石英晶體多謝振蕩器</p><p>　　如圖2-1-1所示，給出了石英晶體的符號(hào)和電抗的頻率特

22、性，把石英晶體與對(duì)稱式多諧振蕩器中的耦合電容串聯(lián)起來(lái)，就組成了如圖2-1-2所示的石英晶體多諧振蕩器。</p><p>　　由此可見(jiàn)，石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有諧振頻率f0 ，而與外接電阻，電容無(wú)關(guān)，如石英晶體固有頻率是5MHZ，那么輸出的頻率也是5MHZ。其實(shí)石英晶體的諧振頻率由石英晶體的結(jié)晶方向和外形尺寸所決定，具有極高的頻率穩(wěn)定性。它的頻率穩(wěn)定度（Δfo / fo）可達(dá)10-10~10

23、-11，足以滿足大多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求。</p><p>　　在圖2-1-2電路中，若取TTL電路7404用作G1和G2兩個(gè)反相器，Rf=1kΩ， C=0.05μF，則其工作效率可達(dá)幾十兆赫。</p><p><b>　　74LS90計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　74LS90為中規(guī)模TTL集成計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)二分頻、

24、五分頻和十分頻等功能，它由一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。其引腳排列圖1.2(a)和功能表1.2(b)如下所示:</p><p>　　圖2-1-3 74LS90D的引腳排列圖</p><p>　　74LS90功能： 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R01(2管腳)、R02（6管腳）對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助R91（6管腳）、R92（

25、7管腳）將計(jì)數(shù)器置9。其具體功詳述如下：</p><p>　?。?） 計(jì)數(shù)脈沖從INA輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（或二分頻器）。 </p><p>　?。?） 計(jì)數(shù)脈沖從INB輸入，QD作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（或五分頻器）。 </p><p>　　（3） 若將INB和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由INA輸入，QD作為輸出端，則構(gòu)成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（或十分

26、頻器）。 </p><p>　?。?） 清零、置9功能。 </p><p><b>　　a) 異步清零 </b></p><p>　　當(dāng)R01、R02均為“1”；R91、R92中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA=0000。 </p><p><b>　　b) 置9功能 </b>&l

27、t;/p><p>　　當(dāng)R91、R92均為“1”；R01、R01中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA =1001。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是74LS90的五分頻和十進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。其中，74LS90(1)~74LS90(4)是對(duì)5MHz的脈沖信號(hào)進(jìn)行十分頻，得到500HZ的頻率，再經(jīng)過(guò)74LS90(5)實(shí)現(xiàn)五分頻，實(shí)現(xiàn)輸入為100HZ(0.01s)。</p>&

28、lt;p>　　§2.1.2石英晶體多諧振蕩器</p><p>　　圖2-1-4石英晶體多諧振蕩器</p><p>　　工作原理： 當(dāng)信號(hào)源工作時(shí)，由石英晶體(固有頻率為5MHZ)多諧振蕩器輸出5MHZ的頻率。首先，經(jīng)過(guò)四個(gè)分頻器74LS90四次十分頻之后，得到500HZ的頻率，最后，再經(jīng)過(guò)74LS90一次五分頻，就得到了最終的100HZ的信號(hào)源。</p>&l

29、t;p>　　方案二：用集成電路555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器</p><p><b>　　555定時(shí)器的功能</b></p><p>　　555定時(shí)器組成及工作原理如下： </p><p>　　圖2-1-5 555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖2-1-5是555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化原理圖

30、和引腳標(biāo)識(shí)。由電路原理圖可見(jiàn)，該集成電路由下述幾部分組成：串聯(lián)電阻分壓電路、電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管T以及緩沖器G組成。（注釋：編號(hào)555的內(nèi)涵是因該集成電路的基準(zhǔn)電壓是由三個(gè)5kΩ電阻分壓組成）</p><p>　　定時(shí)器的功能主要取決于比較器，比較器C1和C2的輸出控制著RS觸發(fā)器和放電三極管T的狀態(tài)，RD為復(fù)位端。當(dāng)RD=0時(shí)，輸出U0=0,T管飽和導(dǎo)通。此時(shí)其他輸入端狀態(tài)對(duì)電路清零

31、0狀態(tài)無(wú)影響。正常工作時(shí)，應(yīng)將RD接高電平。</p><p>　　當(dāng)控制電壓輸入端5腳懸空時(shí)，比較器C1、C2的基準(zhǔn)電壓分別是2Ucc/3和Ucc/3。如果5腳Uic外接固定電壓，則比較器C1、C2的基準(zhǔn)電壓為Uic和Uic/2。</p><p>　　由圖1中可知，若5腳懸空，當(dāng)Ui6<2Ucc/3,Ui2<Ucc/3時(shí)，比較器C1、C2分別輸出高電平和低電平，即R=1, S=

32、0, 使基本RS觸發(fā)器置1，放電三極管截止，輸出Uo=1。</p><p>　　當(dāng)Ui6<2Ucc/3,Ui2>Ucc/3時(shí)，比較器C1和C2輸出均為高電平， 即R=1, S=1.。RS觸發(fā)器維持原狀態(tài)， 使Uo輸出保持不變。</p><p>　　當(dāng)Ui6>2Ucc/3，Ui2>Ucc/3時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，即R=0，S=1，基本RS觸

33、發(fā)器置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出Uo=0。</p><p>　　當(dāng)Ui6>2Ucc/3，Ui2<Ucc/時(shí)，比較器C1、C2均輸出低電平，即R=0，S=0。這種狀況對(duì)于基本RS觸發(fā)器屬于禁止輸入狀態(tài)。</p><p>　　綜上分析，可得555定時(shí)器功能表如下表2-1-1所示：</p><p><b>　　表2-1-1</b><

34、/p><p>　　555構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　當(dāng)接通電源Ucc后，電容C上的初始電壓為0 ，比較器C1、C2輸出為1和0，使Uo=1,使放電管T截止，電源通過(guò)R1、R2向C沖電。Uc上升至2Ucc/3時(shí)，RS觸發(fā)器被復(fù)位，使Uo=0,T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2到地放電，Uc開(kāi)始下降，當(dāng)Uc降到Ucc/3時(shí)，輸出Uo又翻回到1狀態(tài)，放電管T截止，電容C又開(kāi)始充電。如此周而復(fù)始，就可在

35、3腳輸出矩形波信號(hào)。</p><p>　　圖2-1-6 555構(gòu)成的多諧振蕩器電路圖</p><p>　　圖2-1-7 555多諧振蕩器工作波形</p><p>　　§2.1.3方案對(duì)比與選擇</p><p>　　在仿真過(guò)程中，由于軟件問(wèn)題，晶體振蕩器無(wú)法輸出波形，所以雖然其頻率穩(wěn)定性很高，但其工作時(shí)，還需再加分頻器，分頻后的精確度

36、很難調(diào)試，而總體來(lái)說(shuō)555定時(shí)器的比較器靈敏度較高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，再加上電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算比較方便，所以最終只好選擇由555多諧振蕩器產(chǎn)生本課程設(shè)計(jì)所需的CP脈沖。</p><p>　　§2.1.4 555多諧振蕩器仿真圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們需要產(chǎn)生一個(gè)頻率為100HZ的信號(hào)，由于f=1/T,帶入可以算出R1=R1=4.8KΩ,在仿真軟件上仿真的

37、時(shí)候我們可以設(shè)置電阻為4.7KΩ，加上一個(gè)1KΩ的電位器來(lái)調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的精確度。我們就可以得到一個(gè)頻率為100HZ的脈沖了</p><p>　　圖2-1-8 555構(gòu)成多諧振蕩器仿真圖</p><p>　　§2.2 消抖電路及其原理</p><p>　　圖2-2-1 防抖開(kāi)關(guān)圖</p><p>　　消抖原理：具有鎖存功能所致，由兩個(gè)

38、集成與非門(mén)元件構(gòu)成。接在機(jī)械開(kāi)關(guān)K的后面，防止開(kāi)關(guān)K在打開(kāi)和閉合時(shí)一些假信號(hào)串入邏輯電路。</p><p>　　§2.3 分、秒、毫秒計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì) </p><p>　　§2.3.1選擇計(jì)數(shù)器的方案</p><p>　　這里我們選擇用計(jì)數(shù)器74LS160芯片，通過(guò)乘數(shù)法或反饋置數(shù)法構(gòu)成100進(jìn)制和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。經(jīng)方案論證，本課程計(jì)數(shù)器選擇方

39、案如下：</p><p><b>　　100進(jìn)制計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　乘數(shù)法：將兩片74LS160計(jì)數(shù)器直接級(jí)聯(lián)則可得到100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其電路連接如圖2-3-3</p><p><b>　　圖2-3-3</b></p><p><b>　　60進(jìn)制計(jì)數(shù)器</b>

40、</p><p>　　乘數(shù)法：將一片74LS160設(shè)置成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再將其與一片74LS160級(jí)聯(lián)，即可得到一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其電路連接如圖N-N</p><p><b>　　圖2-3-4</b></p><p>　　74LS160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器只需將兩片74LS160級(jí)聯(lián)即可，而74LS161是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其一百進(jìn)

41、制計(jì)數(shù)器的連接相對(duì)而言較復(fù)雜。對(duì)于六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從電路圖中我們同樣可以知道74LS160 的連接比74LS161的連接簡(jiǎn)單，相對(duì)而言所需的元器件也少。綜上，我們選擇選擇了用74LS160計(jì)數(shù)器。</p><p>　　§2.3.2 74LS160計(jì)數(shù)器的功能介紹</p><p>　　計(jì)數(shù)進(jìn)74LS160D的引腳如右圖2-3-5所示，從圖中可以看到</p><

42、p>　　74LS160D共有16個(gè)引腳嗎，其中有Cp脈沖輸入引腳clk（下降</p><p>　　沿有效），LOAD為預(yù)置數(shù)控制端（低電平有效），CLR為異步清</p><p><b>　　圖2-3-5</b></p><p>　　零端（低電平有效）， A、B、C、D為預(yù)置數(shù)輸入端，ENP和ENT是計(jì)數(shù)使能端（高電平有效），RCO是進(jìn)位

43、輸出端，QD、QC、QB、QA分別是計(jì)數(shù)輸出位，其工作原理圖如圖2-3-6所示. </p><p>　　1）異步清零：當(dāng)CLR端輸入為低電</p><p>　　平時(shí)候，其它輸入端不管輸入什么</p><p>　　值，計(jì)數(shù)器將直接被清零，也就是</p><p>　　說(shuō)輸出的QD、QC、QB、QA為0000.</p><p

44、>　　2）同步預(yù)置數(shù)：當(dāng)CLR端輸入高</p><p>　　電平，LOAD端輸入低電平時(shí)，且</p><p>　　有Cp脈沖下降沿作用時(shí)，完成將</p><p>　　輸入端DCBA的數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器操</p><p>　　作，使QDQCQBQA=DCBA.由于這個(gè)操</p><p>　　作需要CP下降沿同步，所以稱

45、為 </p><p>　　同步預(yù)置數(shù)。 圖2-3-6 74LS160計(jì)數(shù)器工作原理圖</p><p>　　3）保持：當(dāng)LOAD、CLR均輸入高電平時(shí)，如果ENP*ENT=0，此時(shí)計(jì)數(shù)器保持輸入原狀態(tài)不變，不管有沒(méi)有CP脈沖作用。不過(guò)當(dāng)ENT=0時(shí)，進(jìn)位輸出RCO=0。</p><p

46、>　　4）計(jì)數(shù)：當(dāng)CLR=LOAD=1，ENP=ENT=1時(shí)，74LS160D處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，對(duì)CP脈沖下降沿進(jìn)行四位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)。</p><p>　　§2.3.3計(jì)數(shù)器最終連線圖</p><p>　　一百進(jìn)制和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器之間、六十進(jìn)制和一百進(jìn)制之間的接法如下圖2-3-7所示</p><p><b>　　圖2-3-7</b>

47、</p><p><b>　　§2.4 譯碼部分</b></p><p>　　§2.4.1 譯碼器的基本原理</p><p>　　譯碼部分最主要的組成器件就是譯碼器了，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ㄐ?lt;/p><p>　　輸出的電路，譯碼是編碼的逆過(guò)程。譯碼器也是一種多輸出的組合邏輯電路。從原理

48、上將，它是把N個(gè)輸入變量變換為它所對(duì)應(yīng)的M個(gè)輸出狀態(tài)。每輸入一組二進(jìn)制代碼，在M個(gè)輸出狀態(tài)中最多有一個(gè)為“1”（其余為“0”）或者有一個(gè)為“0”（其余為“1”）。一次譯碼器中和輸入二進(jìn)制代碼對(duì)應(yīng)有輸出信號(hào)的那條線顯示有特定信號(hào)（和其他輸出線不同）。例如，當(dāng)輸入某一單元地址碼，譯碼器就將這組代碼譯出一個(gè)特定的信號(hào)（比如為“0”），送到要找的單元（往往送到單元的使能端），接著才能更換（寫(xiě)入）或取出（讀出）單元中的內(nèi)容，進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算。譯

49、碼器的輸入端數(shù)n和輸出端數(shù)m有如下關(guān)系：2nm，2n=m時(shí)，稱為全譯碼；當(dāng)2n>m時(shí),稱為部分譯碼。</p><p>　　§2.4.2 74LS48顯示譯碼器管腳圖</p><p>　　74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。其管腳功能如圖2-4-1所示。</p><p>　　圖2-4-1 74

50、LS48管腳圖</p><p>　　§2.4.3 74LS48功能介紹</p><p>　　74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，74LS48還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。 其功能表如下表2-4-1</p><p

51、><b>　　表2-4-1</b></p><p>　　由74LS48真值表可獲知74LS48所具有的邏輯功能：</p><p>　?。?）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）</p><p>　　在燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無(wú)效電平時(shí)，輸入DCBA經(jīng)74LS48譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示

52、相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見(jiàn)表2-4-1中1～16行。</p><p>　?。?）消隱功能（BI=0）</p><p>　　此時(shí)BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表2-4-1倒數(shù)第3行，無(wú)論LT 和RBI輸入什么電平信號(hào)，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。</p>&l

53、t;p>　?。?）燈測(cè)試功能（LT = 0）</p><p>　　此時(shí)BI/RBO端作為輸出端， 端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表2-4-1最后一行，以及DCBA輸入無(wú)關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測(cè)試，判別是否有損壞的字段。</p><p>　?。?）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）</p><p>　　此時(shí)BI/RBO端也作為輸出

54、端，LT 端輸入高電平信號(hào)，RBI 端輸入低電平信號(hào)，若此時(shí)DCBA = 0000，表2-4-1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。DCBA≠0，則對(duì)顯示無(wú)影響。該功能主要用于多個(gè)7段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零</p><p><b>　　§2.5 數(shù)碼管</b></p><p>　　§2.5.1 七段數(shù)碼管工作原理</p

55、><p>　　在這個(gè)部分我們用七段數(shù)碼管（LED）來(lái)顯示結(jié)果， 七段數(shù)碼管有七個(gè)發(fā)光段，即a.b.c.d.e.f.g，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的需要，我們使用了四個(gè)無(wú)小數(shù)點(diǎn)顯示和兩個(gè)有小數(shù)點(diǎn)顯示的數(shù)碼管。它們分別如圖2-5-1和2-5-2。</p><p>　　圖2-5-1 圖2-5-2</p><p>　　數(shù)碼顯示與發(fā)光

56、段之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表2-5-1所示。</p><p><b>　　表2-5-1</b></p><p>　　§2.5.2 七段數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　七段數(shù)碼管內(nèi)部由發(fā)光二極管構(gòu)成。在發(fā)光二極管兩端加上適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，就會(huì)發(fā)光。發(fā)光二極管有兩種接法：即共陰極接法和共陽(yáng)極接法，如下圖2-5-3,2-5-4所示。

57、</p><p>　　圖2-5-3 圖2-5-4</p><p>　　§2.5.3 顯示器匹配電路圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用共陰數(shù)碼管與74LS48匹配。其連接圖如圖2-5-5所示</p><p><b>　　圖2-5-5</b></

58、p><p>　　本課設(shè)顯示部分電路圖如下圖2-5-6：</p><p>　　顯示部分電路圖如下圖2-5-6</p><p>　　第三章 系統(tǒng)綜述、總體電路圖</p><p><b>　　§3.1 總電路圖</b></p><p><b>　　圖3-1總電路圖</b>

59、</p><p>　　J1控制數(shù)字秒表的啟動(dòng)和停止，J2控制數(shù)字秒表的清零復(fù)位。開(kāi)始時(shí)把J1J2合上，由555多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，運(yùn)行本電路，數(shù)字秒表正在計(jì)數(shù)。</p><p>　　J1打開(kāi)，脈沖不能給上面的計(jì)數(shù)電路，整個(gè)電路暫停計(jì)數(shù)，閉合J1，電路重新獲得脈沖信號(hào)，開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)J1開(kāi)關(guān)閉合，把開(kāi)關(guān)J2開(kāi)關(guān)打開(kāi)，那將給計(jì)數(shù)電路中的74LS160的清零信號(hào)，開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)J1開(kāi)關(guān)閉合，J2

60、開(kāi)關(guān)打開(kāi)，那將給計(jì)數(shù)器清零，于是我們就用兩個(gè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電路的清零、啟動(dòng)、計(jì)時(shí)、暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能；</p><p>　　閉合J1.J2，電路處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)給計(jì)數(shù)電路9（1001）個(gè)脈沖的時(shí)候，繼續(xù)再給一個(gè)脈沖，就會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位，這樣我們用輸出BCD碼的最高位來(lái)觸發(fā)下一個(gè)計(jì)數(shù)器，這樣給電路第十個(gè)脈沖以后，電路計(jì)數(shù)結(jié)果就會(huì)成“10”，繼續(xù)給脈沖，到第99個(gè)時(shí)候，繼續(xù)給一個(gè)脈沖，我們同樣用第二個(gè)芯片的最高位來(lái)觸

61、發(fā)下一個(gè)芯片，也就是用最高位的下降沿來(lái)當(dāng)做下一個(gè)芯片的脈沖。同理，當(dāng)秒計(jì)數(shù)需向分計(jì)數(shù)進(jìn)位的時(shí)候，我們都用最高位的變化來(lái)當(dāng)做下一個(gè)芯片的CP信號(hào)，這樣我們就完成了我們需要的計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　第四章 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p><b>　　§4.1 課程總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)一周

62、半的設(shè)計(jì)，總算是有了一個(gè)結(jié)果。方案和結(jié)果都讓我們比較滿意，完成了所有的設(shè)計(jì)要求：1.秒表最大計(jì)時(shí)值為99時(shí)59分59秒9/10；2. 6位數(shù)碼管顯示，分辨率為0.1秒；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；4. 控制操作鍵不超過(guò)二個(gè)。在這次課題設(shè)計(jì)中，我們的整體思路主要是參考了老師的意見(jiàn)，然后進(jìn)行不斷的研究與探索而成的。實(shí)現(xiàn)了電路的最簡(jiǎn)潔，使電路圖簡(jiǎn)單易懂。防抖開(kāi)關(guān)的使用，使我們的電路更加的穩(wěn)定，這是我們這次設(shè)計(jì)中一個(gè)比較大

63、的亮點(diǎn)。但是，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也遇到不少的麻煩，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的檢查和排除，最終實(shí)現(xiàn)了部分功能。</p><p><b>　　§4.2 故障分析</b></p><p>　　故障1：脈沖發(fā)生器（555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器）沒(méi)法實(shí)現(xiàn)0.01s的脈沖信號(hào)。</p><p><b>　　原因：參數(shù)不對(duì)。</b>&

64、lt;/p><p>　　排除方法：利用f=1.43/R1+2R2)C適當(dāng)?shù)倪x取定值電阻、電容的大小和可變電阻的最大阻值，其中，外加可調(diào)電阻，對(duì)其進(jìn)行左右微調(diào)，以提高精度，最大限度的保證輸出波形不失真。</p><p>　　故障2：數(shù)碼管不顯示</p><p><b>　　原因：</b></p><p>　　LED數(shù)碼管接入錯(cuò)

65、誤，陰陽(yáng)極接反，未接入保護(hù)電阻。</p><p>　　起初我們選用譯碼器7447，但由于軟件protuse中此元件不可用，無(wú)法正常工作。</p><p>　　排除方法：調(diào)整數(shù)碼管的陰陽(yáng)極接線（按共陰極接線方法接線），接入電阻，將原件7447更換為74LS47。</p><p>　　故障3：數(shù)碼管顯示后，分進(jìn)位顯示錯(cuò)誤，無(wú)法正常進(jìn)位</p><p&

66、gt;　　原因：對(duì)原件74LS160的工作原理理解有誤，其應(yīng)在下降沿，進(jìn)位</p><p>　　排除方法：在分秒計(jì)數(shù)間，即60十進(jìn)制和100進(jìn)制之間，加一非門(mén)，保證其在下降沿</p><p>　　故障4：數(shù)碼管數(shù)字跳動(dòng)頻率不均勻。</p><p>　　原因：使能輸入信號(hào)和清零信號(hào)的脈沖方波輸入波形出現(xiàn)抖動(dòng)，</p><p>　　排除方法：在機(jī)

67、械開(kāi)關(guān)之后，加一個(gè)防抖動(dòng)開(kāi)關(guān)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]林濤主編，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京：清華大學(xué)出版社，2006[2]林濤主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，重慶：重慶大學(xué)出版社，2003 </p><p>　　[3]吳慎山主編，電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)踐， 北京：電子工業(yè)出版社，2005</p>&

68、lt;p>　　[4]劉福太主編，綠版電子電路498例， 北京：科學(xué)出版社，2007</p><p>　　[5]姜齊榮，趙東元，陳建業(yè)編著，有源電力濾波器—結(jié)構(gòu)·原理·控制 北京：科學(xué)出版社，2005</p><p><b>　　元器件明細(xì)表</b></p><p><b>　　鳴謝</b><

69、;/p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一周半，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中遇到了各類各樣從未遇到的困難和挫折，但在其中得到了指導(dǎo)老師楚巖悉心指導(dǎo)，為我指點(diǎn)迷津，拓寬研究思路，精心點(diǎn)撥，循循善誘，熱忱鼓勵(lì)。老師們的淳淳關(guān)心我們銘記在心，在此，感謝楚巖老師、鄧?yán)蠋煹葘?duì)我們的幫助，請(qǐng)老師們接受我們發(fā)自肺腑的謝意以及一個(gè)深深的鞠躬。 </p><p>　　其次還要非常感謝同組的同學(xué)一直以來(lái)對(duì)我的幫助，回顧兩周經(jīng)歷的兼

70、程，他們讓我學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考，學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作，學(xué)會(huì)了舉一反三，這兩周以來(lái)的相濡以沫，我受益匪淺，再次表示感謝。RPACK_VARIABLE_2*7 我還感謝電子與控制工程學(xué)院的諸位老師為我們提供了良好的設(shè)計(jì)條件，讓我順利完成此次課程設(shè)計(jì)。最后，我們衷心的感謝湖南工業(yè)大學(xué)對(duì)我們的教育和支持。 </p><p><b>　　收獲與體會(huì)</b></p><p>　　

71、一周半的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，留給我們組印象最深的是：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。同時(shí)還需要有耐心和毅力。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，自行摸索地學(xué)習(xí)。在各個(gè)單元電路的連接上花費(fèi)了大量時(shí)間。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)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，最后我們

72、通過(guò)和非本組的同學(xué)的共同討論下，這才確定了我們的電路。課設(shè)過(guò)程中，我們深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)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)的完美。</p><p>　　通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我們了解了關(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

73、。</p><p>　　在設(shè)計(jì)電路中,輸入輸出端口不一定是固定的，例如數(shù)碼管的共極性（是共陰極還是共陽(yáng)極），不能將其 “ ＋ ” 與 “ － ” 極接錯(cuò)。比如，共陰極數(shù)碼管和74LS48接，共陽(yáng)極數(shù)碼管和74LS46/74LS47接。</p><p>　　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

74、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。</p><p>　　總體來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我們對(duì)許多電路都有了大概的了解，也學(xué)會(huì)了常用繪圖軟件的使用，加深了我們對(duì)專業(yè)的了解，培養(yǎng)了我們學(xué)習(xí)的興趣，我們受益匪淺；我們還認(rèn)識(shí)到，雖然“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，但只要我們沉著冷靜，團(tuán)結(jié)一致，耐心、細(xì)心地找到突破口，最終問(wèn)題是一定