课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 电子秒表的设计与制作初始条件：（1）计数精度可达1/100秒（2）可显示时间99.99秒（3）具有开关可启动，暂停，清零功能选作：设计可改变计时时间（最大59.99秒）的电路要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料时间安排：6月28日~7月1日：明确课题，收集资料，方案确定7月2日~7月6日：整体设计，硬件电路调试7月6日~7月9日；报告撰写，交设计报告，答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月摘要电子秒表广泛应用于对运动物体的速度、加速度的测量实验，还可用来验证牛顿第二定律、机械能守恒等物理实验，同时也适用于对时间测量精度要求较高的场合，如测定短时间间隔的仪表。
秒表有机械秒表和电子秒表两类。
机械秒表与机械手表相仿，但具有制动装置，可精确至百分之一秒；电子秒表用微型电池作能源，电子元件测量显示，可精确至千分之一秒，广泛应用于科学研究、体育运动及国防等方面。
在当今非常注重工作效率的社会环境中，定时器能给我们的工作、生活以及娱乐带来很大的方便。
充分利用定时器，能有效的加强我们的工作效率。
随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。
人们对它的认识也逐步加深。
在秒表的设计上功能不断完善，在时间的设计上不断的精确。
关键词：电子秒表，定时器，效率电子秒表的设计与制作内容摘要本次我们设计的电子秒表，是以555定时器作为发生器，以分频、计数与译码显示模块为主要构成部分的电子秒表的设计方案，充分利用数字电路的计数、译码、显示的特性，使整个设计达到了比较满意的效果。
所设计的电子秒表达到了设计要求的各项指标，具有随时启动、暂停以及清零功能，并且在这个基础上进行了功能扩展，将99.99秒改为了59.99秒，设计报告以59.99秒为基准。
1 设计要求1)计数精度可达1/100秒2)可显示时间99.99秒3)具有开关可启动，暂停，清零功能选作：设计可改变计时时间（最大59.99秒）的电路2 方案比较方案一：由555定时器组成的多谐振荡器作为秒脉冲发生器，74LS90作为计数器，74LS48作为译码器，再与数码管连接来显示方案二：由555定时器组成的多谐振荡器作为秒脉冲发生器，74LS160作为计数器，74LS48作为译码器，再与数码管连接来显示比较：两套方案均可以达到设计目的，但是使用74LS90的计数芯片将会使设计变得更为简洁容易，也便于系统的连线，再权衡其他的因素，我们最终选用74LS90来制作实物连线。
3.设计思路3.1系统框图本次设计使用的系统框图如下图图1 设计原理系统框图上图为电子秒表的框架图，其中，显示器用共阴极数码管“LG5011AH”，译码器用“74LS48” 4线7段译码器驱动器，计数器选用“74LS90”计数器，秒脉冲发生器选用555定时器完成。
3.2完整电路图本次设计的完整电路图用proteus65进行仿真绘制，如下图（注意：仿真为简单而采取的是用的是4线数码管，实物连线的时候则由显示器和译码器构成）图2 59.99秒设计完整电路图3.3电路的工作原理1)计数原理:根据74LS90的功能表恰当的连线，可以实现74LS90的10进制计数，连接时钟脉冲电源后，可以从0~9之间循环计数。
4个74LS90之间通过前一位的高位信号向后一位的CP端输入信号来实现进制;59.99秒计时下，最高位的6进制可通过恰当的方法实现，从而在0~5之间循环计数。
2)启动/清零原理：根据74LS90的功能表，可在特定情形下实现数码管的清零和再启动。
3)暂停/连续原理：有脉冲输入，计数器正常计数；无脉冲输入，计数器暂停计数。
4 设计过程4.1脉冲源本设计采用555定时器作为秒脉冲发生器，其引脚图如下图所示图3 555定时器引脚图图4 多谐振荡器图4所示是本设计要用到的由555定时器构成的多谐振荡器。
R2、R1和C是外接元件。
刚接通电源时，Uc=0，U0=1。
当Uc升至2/3Vcc后，比较器C1输出低电平(为0)，基本RS触发器置0，定时器输出u0由1变为0。
同时，三极管T 导通，电容通过R2放电，Uc下降。
在 1/3Vcc<Uc<2/3Vcc期间，U0保持低电平状态。
在Uc下降至1/3Vcc以后，比较器C2输出低电平(为0 )，使触发器置1，输出U0由0变为1。
同时三极管截止，于是电容C再次被充电。
如此不断重复上述过程，多谐振荡器的输出端就可以得到矩形波，其工作波形如图5所示。
图5 工作波形图调整脉冲频率：调节电位器，使在输3获得频率为100Hz的矩形波信号，当基本RS 触发器Q=1时，门5开启，此时100Hz脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器的计数输入端上。
振荡周期等于两个暂稳态的持续时间。
第一个暂稳态时间t w1为电容C的电压Uc从1/3Vcc充电2/3Vcc至2/3Vcc所需时间t w1≈0.7(R1+R2)C第二个暂稳态时间t w2为电容C的电压从2/3Ucc放电至1/3Ucc所需时间t w2≈0.7R2C，设计时使周期为0.01s。
4.2显示器本设计采用共阴极数码显示，是由7个发光二极管构成特定的“8”字的形状，如下图所示图6 显示器原理图如上图所示，a~g 分别表示“8”的7条边，h表示小数点，3.8为共阴极接地（一端接地即可），本次设计用的是LG5011AH，对应的管脚和二极管简单列举如下:表1 管脚和发光二极管对应表注：1.小数位本次设计未涉及，未列出；2.3.8为共阴极接地，即GND；4.3译码器本设计采用74LS48进行译码，译码的作用在于将7段输入的数码管改为4段输入的数码管，这样做才可与74LS90的4段输出在数码管上显现出来，达到“译码”的目的74LS48的引脚图如下：图7 74LS48引脚图由于本次设计只需显示出0~9数字，根据74LS48的功能表（见附表），则连线方法如下表：表2 对应管脚连线表注：1.Vcc接+5V电源，GND接地；2.本设计实验中LT, RBI, BI/RBO均接高电平（+5V）；3.D, C, B, A按顺序为从高位到低位，为4输入端4.4 计数器本设计使用74LS90进行计数，74LS90计数器是一种中规模二-五-十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可作五进制和十进制加法计数其引脚图如下：图8 74LS90引脚图通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能，而且还可借助R0(1),R0(2)对计数器清零，借助S0(1),S0(2)将计数器置9，其具体功能详述如下(功能表见附表)：1)计数脉冲从CP1输入，Q A作为输出端，为二进制计数器2)计数脉冲从CP2输入，Q D Q C Q B作为输出端，为异步五进制加法计数器3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，Q D Q C Q B Q A作为输出端，则构成异步8421码10进制加法计数器4)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，Q D Q C Q B Q A作为输出端，则构成异步5421码10进制加法计数器5)清零功能：当R0(1),R0(2)均为“1”，S0(1),S0(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即Q D Q C Q B Q A=00006)置9功能：当S0(1),S0(2)均为“1”，R0(1),R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即Q D Q C Q B Q A=1001本次设计将用到上述功能的3),5)功能，对应的连线方法如下表：表3 对应管脚连线表注：1. Vcc接+5V电源，GND接地；2.本设计中NC悬空；：3.按3)功能连线，构成10进制；4.5 控制电路·暂停/连续控制开关最简单的方法是直接在脉冲信号接入端接上单刀开关，根据暂停/连续原理可知开关闭合时为连入脉冲，此时计数开始；断开开关时为停止脉冲，此时暂停计数；本设计采用一个与门和脉冲连接，目的是防止抖动。
·清零/启动控制开关由74LS90的上述功能可知，当R0(1),R0(2)均为“1”，S0(1),S0(2)中有“0”时，实现异步清零功能，因此，需要有开关控制R0(1),R0(2)为1。
若在99.99的情形下，只需要一个单刀双掷开关，不需要门电路；若在59.99的的情形下，最高位的6进制存在着一个强制清零的连线，需要对Q C Q B的输出进行下列变换：表4 6进制控制电路变换注：1.本变换表对应59.99设计完整电路图，参照图示进行逻辑门变换；2.与门指的是Q C Q B的与逻辑关系结果；3.启动(右)指的是开关向右拨，即和或门连接的为低电平(0)；4.清零(左)指的是开关向左拨，即和或门连接的为高电平(1)；5 改进意见通过一周的设计和制作，电路的设计仿真圆满的完成了设计目标中提到的几种要求并且有较低的误差，但仍然有一些缺憾，主要问题是显示不稳定，经过分析我认为主要原因有：连线的松紧程度和电路板的灵敏度和这有很大的关系，各级芯片以及门电路有一定的延迟时间，有些部分还可能存在竞争冒险。
在实验的后期我们抓紧时间搭电路，尽管时间有限，我们对电路板又不够很熟悉，但是最终还是实现了预期的效果。
由于一周的课程设计时间短暂，设计方案不见得是最优的，但在以后的学习中，相信我们可以为这此的设计进行更多的仿真和实际性的连线，提出更多更优的方案，并且有效的连线出来。
6心得体会这次的课设中我用到了数字电子技术基础等课程学到的知识，自己自学了proteus65仿真软件，从而可以更有效完成任务。
但是在实际中遇到的种种问题还是让我明白自身知识的不足，很多方面需要进一步加强。
在整个课程设计期间我开始注意到很多以前没注意到的地方，本次学习让我受益匪浅，同时也给我了很大的信心，认可自己的能力，相信自己是有实力的。
再通过同学的帮助，不断理解原理知识和提高实际经验，使得我们的课程设计顺利完成。
这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的差距，因此有些问题不但要深入理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
一切问题必须要靠自己来慢慢的的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在迅速的提升。
这种感觉在理论上已经掌握，但运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，必须经过一番努力才可得以解决。
这激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。