簡(jiǎn)易數(shù)字秒表課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　學(xué) 校： </b></p><p><b>　　專 業(yè)： </b></p><p><b>　　班

2、 級(jí)： </b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　二00九年 12 月 16 日</p><p>　　目 錄</p><p>　　1.課程名稱…

3、………………………………………………………2</p><p>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求…………………………………………………2</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………2</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)要求……………………………………………………2</p><p>　　3.方法選擇與論證………………………………

4、…………………2</p><p>　　3.1方案選擇……………………………………………………2</p><p>　　3.2方案論證……………………………………………………2</p><p>　　4.方案的原理圖……………………………………………………3</p><p>　　4.1方案原理圖…………………………………………………4</p&

5、gt;<p>　　4.2總體電路圖，布線圖以及說明……………………………5</p><p>　　4.3單元電路設(shè)計(jì)及說明………………………………………5</p><p>　　5.電路調(diào)試…………………………………………………………8</p><p>　　6.收獲體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見……………………9</p><p>

6、<b>　　簡(jiǎn)易數(shù)字秒表</b></p><p>　　1.課程名稱：《簡(jiǎn)易數(shù)字秒表》</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　數(shù)字式秒表實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)與顯示，按下啟動(dòng)鍵開始清零計(jì)時(shí)，按下停

7、止鍵，計(jì)時(shí)停止。具有“ 分”（00—59）“秒”( 00—59）數(shù)字顯示，分辨率為1 秒。計(jì)時(shí)范圍從 00分 00 秒 到 59 分 59 秒 。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)，上網(wǎng)搜索相關(guān)資料，設(shè)計(jì)多種方案設(shè)計(jì)，予以論證，最終選擇最佳方案。</p><p>　　1、將提供的1024

8、hz的方波源轉(zhuǎn)換成1hz 的方波源。</p><p>　　2、秒表的范圍為0-59分59秒。</p><p>　　3、最后用數(shù)碼管顯示。</p><p>　　3. 方法選擇與論證</p><p><b>　　3.1.方案選擇</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)之初，我們有兩個(gè)方案，都實(shí)現(xiàn)了59分5

9、9秒的結(jié)果，不過經(jīng)過小組成員的討論，一致選定采用方案二，該方案是在Proteus軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的秒表計(jì)時(shí)功能，就制作上較方案一還是很不錯(cuò)的。</p><p><b>　　3.2. 方案論證</b></p><p>　　我們主要采用74LS90芯片和555計(jì)時(shí)器，74LS90 是二 -- 五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，根據(jù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換，很好的實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制的功能，參考了各相關(guān)書籍及網(wǎng)上的一

10、些資料，我們做好了現(xiàn)在的電路圖，經(jīng)過仿真，我們達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。</p><p><b>　　4.方案的原理圖</b></p><p><b>　　方案設(shè)計(jì)一：</b></p><p>　　4.1方案原理框圖：</p><p>　　4.2總體電路圖，布線圖以及說明：</p><p

11、>　　說明：上圖是用EWB軟件仿真的簡(jiǎn)易秒表設(shè)計(jì)的總體電路圖，主體部分采用4片74LS160芯片構(gòu)成進(jìn)位計(jì)數(shù)器，據(jù)其引腳功能連線并設(shè)置相應(yīng)使能和觸發(fā)端；</p><p>　　其中兩個(gè)與非門是通過反饋輸出進(jìn)行6進(jìn)制的控制，兩個(gè)與門實(shí)現(xiàn)高位兩片74LS160的使能控制，達(dá)到秒表計(jì)數(shù)的功能。單擊開關(guān)停止計(jì)數(shù)，在軟件上通過啟動(dòng)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)清零。</p><p>　　4.3元器件選擇及說明： &

12、lt;/p><p>　　74LS160的邏輯功能：74160為可預(yù)置的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，異步清零端為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。74160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端與數(shù)據(jù)輸入端一致。74160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)。當(dāng)ENP、ENT均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下輸出端同時(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。</

13、p><p><b>　　方案設(shè)計(jì)二：</b></p><p><b>　　4.1方案原理框圖</b></p><p>　　本數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)由啟動(dòng)、清零復(fù)位電路、多諧振蕩電路、分頻計(jì)數(shù)電路、譯碼顯示電路等組成，如圖4.1所示：</p><p>　　4.2總體電路圖，布線圖以及說明</p>

14、<p>　　4.3單元電路設(shè)計(jì)及說明</p><p>　　4.3.1秒信號(hào)發(fā)生器單元：</p><p><b>　　秒信號(hào)發(fā)生器</b></p><p>　　利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖發(fā)生器。由于555定時(shí)器的比較器靈敏度高，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)算比較簡(jiǎn)單。</p><

15、;p>　　利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩，在電路中我們選擇數(shù)據(jù)如下：C＝0.1uF，R1=R2。</p><p>　　利用公式：f=1/(R1+2R2)Cln2</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要精確到0.01s，故f＝100Hz，帶入上式得：R1＝R2＝4.8KΩ。在protues環(huán)境下的原理圖中，取R1＝R2＝4.8KΩ，并且在R1支路串聯(lián)一個(gè)1KΩ的電位器，來調(diào)節(jié)脈

16、沖信號(hào)的精度。此信號(hào)從555定時(shí)器的3引腳OUT端輸出，送到計(jì)數(shù)器74LS90的脈沖輸入端CP，作為計(jì)時(shí)脈沖。</p><p>　　4.3.2 時(shí)間計(jì)數(shù)單元：</p><p>　　圖1.3 74LS90六進(jìn)制 時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。 要實(shí)現(xiàn) 0.1 秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 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)

17、 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用 74LS90 實(shí)現(xiàn)。表為74LS90功能表</p><p>　　十分之一秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制，所以只需要將 74LS90 接成十進(jìn)制即可。</p><p><b>　　電路圖如下： </b></p><p>　　圖1.4 74LS90構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器    

18、0; 74LS90 是二 -- 五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器要用兩個(gè) 74LS90 ，當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到 01100000 立即清零。但是用90實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制時(shí)須將QC,QA分別接 R0(1)、R0(2)，這樣由啟動(dòng)停止電路輸出的啟動(dòng)停止秒表工作的信號(hào)就無法接到 R0(1)、R0(2)處控制。所以本設(shè)計(jì)中改用 74LS92 實(shí)現(xiàn) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)。 </p><p>　　4.4元器件選擇和電路參數(shù)計(jì)算的說明

19、</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用的器件：74LS90×5,NE555×1,74LS26×4,AND×3,電阻若干。</p><p>　　本設(shè)計(jì)需要計(jì)算說明的是555芯片構(gòu)成的秒信號(hào)發(fā)生器。利用公式：f=1/(R1+2R2)Cln2根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要精確到0.01s，故f＝100Hz，帶入上式得：R1＝R2＝4.8KΩ。</p><

20、;p>　　4.5程序流程圖及代碼（由于本實(shí)驗(yàn)只用Proteus仿真，故沒有代碼）</p><p>　　5.電路調(diào)試（對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、并說明解決的的措施；測(cè)試、記錄、整理與結(jié)果分析）</p><p>　　對(duì)于方案一的調(diào)試以及相關(guān)解釋：</p><p>　　a．由于74160的清零端低電平有效，那么當(dāng)從右的第1片和第3片實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制就只用將清零端接高電平

21、，讓其不起作用。</p><p>　　b．在電路調(diào)試時(shí)，最左邊的一片不好實(shí)現(xiàn)其計(jì)數(shù)功能，原因在于使能端沒有設(shè)置好，最后將第1、2片的進(jìn)位通過與門接到其ENP端口，將第3片的進(jìn)位接到它的ENT端，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)與計(jì)數(shù)。</p><p>　　c. 電路中置數(shù)是通過清零端實(shí)現(xiàn)的，置數(shù)端沒有用，接高電平讓其無效即可。 </p><p>　　d. 此種方案接線仿真簡(jiǎn)單，清晰明了；

22、但電路存在不穩(wěn)定的可能，不好將其用</p><p><b>　　于實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。</b></p><p>　　對(duì)于方案二的調(diào)試以及相關(guān)解釋：</p><p>　　在我們整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們小組完成了秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，再用公式求出555中的電阻參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了精確到0.01秒。在此基礎(chǔ)上我們完成了74LS90的六進(jìn)制電路搭建及實(shí)現(xiàn)有效進(jìn)位。</

23、p><p>　　6.收獲體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見</p><p>　　經(jīng)過分析和仿真，我們最后選擇方案二為最終方案。</p><p>　　收獲：了解熟悉相關(guān)軟件、并知道比較其利弊；鞏固相應(yīng)電路實(shí)現(xiàn)的原理，加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)；懂得通過團(tuán)隊(duì)合作來完成任務(wù)、合理利用資源，合理安排時(shí)間。</p><p>　　存在的問題：在仿真過程中不能很好的實(shí)現(xiàn)

24、清零。</p><p>　　改進(jìn)的方案：我們小組成員討論后單獨(dú)用包括啟動(dòng)開關(guān)在內(nèi)的三個(gè)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　參考書目：</b></p><p>　　《電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》，湖北師范學(xué)院電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心系列教材，2007年8月</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)二》， 華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編