《數(shù)電課程設(shè)計(jì)秦機(jī)靈》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)電課程設(shè)計(jì)秦機(jī)靈（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 真誠(chéng)為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：簡(jiǎn)易電子秒表電路的設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 年 級(jí)： 2012級(jí) 學(xué) 號(hào)： 1210612026 學(xué)生姓名： 秦機(jī)靈 聯(lián)系電話： 18376410774 指導(dǎo)老師： 謝祥徐 I / 23完成日期：2014年11月 24日摘要秒表應(yīng)用于我們生活、工作、運(yùn)動(dòng)等需要精確計(jì)時(shí)的方面。它由剛開(kāi)始的機(jī)械式秒表發(fā)展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計(jì)時(shí)精度越來(lái)越高，功能越來(lái)越多，構(gòu)造也日益復(fù)雜。本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的數(shù)字式秒表的要求為：顯示分辨率為0.1s，外接系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為100KHz；計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為10min，4位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)

2、為9m59.9s；系統(tǒng)設(shè)置啟停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位鍵用來(lái)消零，做好計(jì)時(shí)準(zhǔn)備、啟停鍵是控制秒表起停的功能鍵。關(guān)鍵字：555定時(shí)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。AbstractStopwatchused in our daily life,work,exerciserequires precisetimingaspects.It consists ofthe beginning of themechanical stopwatchdevelopment todayused by thedigital stopwatch.More andmore hightiming precisionstopwatc

3、h,more and more functions,structureis becoming more and more complicated.Thedigital circuit coursedesigndigital stopwatchrequirements:the displayresolution of 0.1s,the externalsystem clock frequency of 100KHz;timingthe mostlong timeis 10min,a 4 bit display,displaythe longest time is9m59.9s;system se

4、ttings andstart / stopbuttonis to control thestart and stopthestopwatchfunction keys.Keywords: 555 timer, decimal counter, six binary counter.目錄摘要IAbstractI1設(shè)計(jì)要求與方案選擇11.1設(shè)計(jì)要求11.2方案設(shè)計(jì)與論證12電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算22.1 時(shí)鐘脈沖發(fā)生和控制信號(hào)22.2 設(shè)計(jì)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器32.3 設(shè)計(jì)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器42.4清零與開(kāi)始電路52.5停止電路設(shè)計(jì)53總電路工作原理及元器件清單63.1 電路完整工作過(guò)程描述63.2 電路

5、總原理圖及PCB圖64主要芯片介紹74.1 74LS20真值表管腳功能電路圖74.2 74LS48中文資料94.3 74LS160的資料114.4 NE555的資料125電路仿真測(cè)試126總結(jié)14參考文獻(xiàn)151設(shè)計(jì)要求與方案選擇1.1設(shè)計(jì)要求1.顯示的分辨率為0.1s，外接系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為100KHz（可自制或用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生）。2.計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為10min，4位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)為9分59.9秒。3.系統(tǒng)設(shè)置啟停鍵和復(fù)位鍵。復(fù)位鍵用來(lái)消零，啟停鍵是控制秒表起停的功能鍵。1.2方案設(shè)計(jì)與論證總體分析：譯碼顯示十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器六進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器分個(gè)位 秒十位 秒個(gè)位 0.1s停止電

6、路脈沖源與非清零圖1.1 方案設(shè)計(jì)如圖1.1所示，該電路需要1個(gè)六進(jìn)制和3個(gè)十進(jìn)制的加計(jì)數(shù)器，一個(gè)555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，RS觸發(fā)器啟動(dòng)停止電路。由555多諧振蕩器產(chǎn)生100KHz的時(shí)鐘脈沖作為脈沖源（即0.1s為周期），通過(guò)與啟動(dòng)停止電路的輸出與非后作為信號(hào)源輸入至第一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即0.1s位的計(jì)數(shù)器。然后進(jìn)位至0.1s位的十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，以此類(lèi)推逐個(gè)進(jìn)位。以此實(shí)現(xiàn)顯示分辨率為1s10，計(jì)時(shí)最長(zhǎng)時(shí)間為10min，六位顯示器，顯示時(shí)間最長(zhǎng)為9m59.9s，最后通過(guò)5個(gè)譯碼顯示LED數(shù)碼管輸出。2電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算2.1 時(shí)鐘脈沖發(fā)生和控制信號(hào) 由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩

7、器產(chǎn)生矩形脈沖：暫穩(wěn)狀態(tài)的脈沖寬度tp1，即uc從(1/3)Ucc充電上升到（2/3)Ucc所需的時(shí)間：tp1（R1R2）Cln20.7（R1R2）C 脈沖寬度tp2，即uc從(2/3)Ucc放電下降到(1/3)Ucc所需的時(shí)間：tp2R2Cln20.7R2C 振蕩周期：T=tp1+tp20.7(R12R2)C因此，令R1=4K,R2=5K,輸出頻率為100Hz即T=0.01s，則可求出C=1.02F。得下圖2.1中100Hz的555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器：圖2.1 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器從3引腳輸出100KHz的脈沖信號(hào)。2.2 設(shè)計(jì)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器使用74LS160芯片實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加法

8、計(jì)數(shù)器：當(dāng)CR=LD=ENP=ENT=1時(shí)，74160處于計(jì)數(shù)狀態(tài),電路從0000狀態(tài)開(kāi)始，連續(xù)輸入16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，電路將從1111狀態(tài)返回到0000狀態(tài)，RCO端從高電平跳變至低電平?？梢岳肦CO端輸出的高電平或下降沿作為進(jìn)位輸出信號(hào)。如下圖2.2：圖2.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.3 設(shè)計(jì)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器使用74LS160芯片實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：74160從0000狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入第6個(gè)CP 脈沖（上升沿）時(shí)，輸出Q3 Q2 Q1 Q0 0110，此時(shí)等于0，反CR=Q3Q0饋給端CR一個(gè)清零信號(hào)，立即使Q3 Q2 Q1 Q0 返回0000狀態(tài)，接著,CR端的清零信號(hào)也隨之消失，7416

9、0重新從0000狀態(tài)開(kāi)始新的計(jì)數(shù)周期。反饋歸零邏輯為代碼中為1的Q相與非CR=Qn2Q1n 電路如圖2.3所示，圖2.3六進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.4清零與開(kāi)始電路如圖2.4所示：圖2.4 清零與開(kāi)始電路 當(dāng)開(kāi)關(guān)接低電平時(shí)即斷開(kāi)時(shí)，使計(jì)時(shí)器出與開(kāi)始狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)接高電平即閉合時(shí)，使計(jì)時(shí)器處于暫停狀態(tài)。因此這個(gè)屬于“啟動(dòng)/清零”按鍵。2.5停止電路設(shè)計(jì)如圖2.5所示：圖2.5 停止計(jì)時(shí)電路當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，使計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)繼續(xù)計(jì)時(shí)；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，使計(jì)時(shí)器處于暫停狀態(tài)停止計(jì)時(shí)。3總電路工作原理及元器件清單3.1 電路完整工作過(guò)程描述電路通過(guò)555多諧振蕩器產(chǎn)生的100KHz時(shí)鐘脈沖經(jīng)過(guò)啟動(dòng)與暫停開(kāi)關(guān)輸入到第一個(gè)

10、計(jì)數(shù)器即0.01s位的74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器使其進(jìn)行頻率為100KHz的十進(jìn)制加法運(yùn)算。并進(jìn)位至下一位0.1s位的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，頻率縮減為10Hz。以此類(lèi)推依次進(jìn)位至最高位，并以5個(gè)LED數(shù)碼管將計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)顯示出來(lái)。當(dāng)“啟動(dòng)/清零”開(kāi)關(guān)處于低電平時(shí)計(jì)數(shù)器處于清零狀態(tài)，即清零；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)工作。而暫停開(kāi)關(guān)為低電平時(shí)，所有計(jì)數(shù)器暫停；處于高電平時(shí)計(jì)數(shù)器繼續(xù)正常工作。3.2 電路總原理圖及PCB圖如下圖3.1圖3.1 總原理圖圖3.12 PCB圖4主要芯片介紹4.1 74LS20真值表管腳功能電路圖74LS20為兩組4輸入端與非門(mén)（正邏輯），共有54/7420、5

11、4/74H20、54/74S20、54/74LS20四種線路結(jié)構(gòu)形式，其主要電特性的典型值如表4：表4 74LS20是常用的雙4輸入與非門(mén)集成電路，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)中，它的cmos版本是74hc2074LS20功能表 這個(gè)74ls20芯片的功能，就是內(nèi)含兩組4輸入與非門(mén)第一組：1,2,4,5輸入6輸出第2組：9,10,12,13輸入8輸出TTL。圖4.174LS20引腳圖74LS20真值表4.1ABCDY111100XXX1X0XX1XX0X1XXX01表4.1功能表4.1274HC20,74ls20測(cè)試:只要通過(guò)對(duì)輸入1111,0111,1011,1101,1110五項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)

12、就可判斷其邏輯功能是否正常。4.2 74LS48中文資料7段顯示譯碼器74LS48是輸出高電平有效的譯碼器，其真值表如表4：圖4.2 74LS48/SN74LS48 引腳功能圖工作電壓:5V74LS48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（YaYg）端外，7448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。 由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）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)7448譯碼，輸出

13、高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見(jiàn)表1中116行。（2）消隱功能（BI=0）此時(shí)BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表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。（3）燈測(cè)試功能（LT = 0）此時(shí)BI/RBO端作為輸出端， 端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1最后一行，與 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。（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）此時(shí)B

14、I/RBO端也作為輸出端，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1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。DCBA0，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。表4.3 圖4.4 圖4.4段顯示譯碼器7448（a）邏輯圖（b）方框圖（c）符號(hào)圖圖2給出了7448的邏輯圖，方框圖和符號(hào)圖。由符號(hào)圖可以知道，4號(hào)管腳端具有輸入和輸出雙重功能。作為輸入（BI）低電平時(shí)，G21為0，所有字段輸出置0，即實(shí)現(xiàn)消隱功能。作為輸出（RBO），相當(dāng)于LT，及CT0的與墳系，即LT=1，RBI=0，DCBA=0000時(shí)輸出低電平

15、，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)滅零功能。3號(hào)（LT）端有效低電平時(shí)，V20=1，所有字段置1，實(shí)現(xiàn)燈測(cè)試功能。4.3 74LS160的資料74LS160 十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器(異步清零)其真值表如下( H:高電平，L:低電平，:上升沿，X:任意，D0 D3 :AD穩(wěn)態(tài)輸入電平)如下表4.31：表4.314.4 NE555的資料555集成電路開(kāi)始是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做555定時(shí)器或555時(shí)基電路。但后 來(lái)經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測(cè)。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號(hào)源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、

16、價(jià)格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。圖4.5 NE555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5電路仿真測(cè)試按照上面的總電路圖建立仿真電路，觀察計(jì)數(shù)器上面的輸出，下面的圖就是仿真的輸出結(jié)果。圖5.1 電子秒表仿真結(jié)果圖圖5.2 電子秒表仿真結(jié)果圖6總結(jié)之前也做過(guò)其他的課程設(shè)計(jì)，但是數(shù)電的課程設(shè)計(jì)的PCB圖線較多，所以連線的時(shí)候較費(fèi)勁，不過(guò)還是努力的把它給擺好了，經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)自己的擺圖技巧有了一定長(zhǎng)進(jìn)。在我上了一個(gè)學(xué)期的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課后，我已經(jīng)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)有一定的了解，加上之

17、前學(xué)過(guò)的電路課和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課，我可以獨(dú)立完成數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)了，不過(guò)當(dāng)中還是遇到許多不懂的問(wèn)題，比如畫(huà)圖時(shí)我還是不能用軟件把線全部布出，于是我采用跳線了。通過(guò)這次自己動(dòng)手的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)數(shù)字電子電路的一般方法，還進(jìn)一步熟悉數(shù)字電子器件的使用。這個(gè)課程設(shè)計(jì)課我還不是很熟悉，第一次做難免會(huì)感到陌生，而且對(duì)很多基本的東西都不是很清楚，在一定程度上影響了我的課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，希望能在以后的時(shí)間里認(rèn)真學(xué)習(xí)好這些基礎(chǔ)的東西。這次課程設(shè)計(jì)有深刻的體會(huì)：要想做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須認(rèn)認(rèn)真真地，踏踏實(shí)實(shí)地做，不要怕麻煩，遇到不懂的問(wèn)題就要主動(dòng)去問(wèn)同學(xué)或者老師。最后我希望課程設(shè)計(jì)課能夠再多一點(diǎn)

18、給我們提供動(dòng)手的機(jī)會(huì)，并讓我們多點(diǎn)發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造能力，這樣可以在學(xué)到東西的同時(shí)又能發(fā)散大家的思維?？傊?，通過(guò)這次練習(xí)我有了很多收獲。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。參考文獻(xiàn)1楊欣.王玉鳳.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始.清華大學(xué)出版社,2005 2黃仁欣.電子技術(shù)實(shí)踐與訓(xùn)練.清華大學(xué)出版社,2004 3彭銘泉.通用集成電路速查手冊(cè).山東科學(xué)技術(shù)出版社，2004 4高志清.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì).大連理工出版社,2002 5張慶權(quán).電子元器件的選用與檢測(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,2002 6沈明山.常用電子元件手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,2001 7郭培源.電子電路及電子器件.高等教育出版社,2004 8楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2005 溫馨提示：最好仔細(xì)閱讀后才下載使用，萬(wàn)分感謝！