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数字电子技术课 程 设 计
课程名称： 数字电子技术基础 题目名称： 数字电子秒表设计 学生系别： 信息工程系 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师：
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目录 一、设计要求................................................................................................................... 3 二、题目分析................................................................................................................... 3 三、总体方案................................................................................................................... 3 四、具体实现................................................................................................................... 4 1、总体方框图 .......................................................................................................... 4 2、原理图 ................................................................................................................. 4 如下图所示：............................................................................................................ 4 五、各部分定性说明及定量计算....................................................................................... 5 1、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器） ............................................................ 5 2、计数器（74LS90） ............................................................................................... 7 3、七段发光二极管（LED）数码管........................................................................... 8 4、BCD码七段译码驱动器——CC4511..................................................................... 9 六、实验仿真..................................................................................................................11 七、元器件清单 ..............................................................................................................11 八、设计心得体会.......................................................................................................... 12 九、参考文献................................................................................................................. 12 3
数字秒表的设计与仿真 一、设计要求 设计并仿真一个数显电子秒表，要求： （1） 能直接显示“分”、“秒”的电子秒表； （2） 要求最大能显示9ˊ59〞； （3） 能通过按键启动计时，并能通过按键停止计时，并保留显示计时时间； （4） 能通过按键复位。 主要器件： 74LS00、555、74LS90、CC4511
二、题目分析 数字秒表是是一种常用的秒计时装置，它能实现手控记秒、停摆、清零功能，它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。 通过对该数字秒表的设计要求的分析，设计的此数字秒表主要由分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、控制电路组成。在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的100HZ计时脉冲。除此之外，数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端，保持，以便数字时钟能随意、停止及启动。分频器用来产生100HZ计时脉冲；十进制计数器：对分进行计数；六十进制计数器是用来对秒进行计时，显示译码器是完成对7段数码管显示的控制。 按计数要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示9ˊ59〞，需要三个数码管，超过最大显示的数字要重新从0开始计数。 复位开关用来使计时器清零，并做好清零准备，复位开关可以在任意情况下使用，即使在计数过程中，只要按一下复位开关，计时进程终止，并对计时器清零。
三、总体方案 数字秒表，必须有一个数字显示。按设计要求，须用数码管来做显示器，题目要求最大能显示9ˊ59〞，则需要三个数码管。计数分辨率为1s，需要相应的信号发生器，选择信号发生器有两种方案： Ⅰ用晶体振荡器； Ⅱ用集成电路555计时器与电阻电容组成的多谐振荡器。 两者都可以产生振荡频率，我们选用方案Ⅱ，因为其核心部分是使用三个74LS90计数器采用串联方式构成，并且这种连接方式简单，使用元器件数量少。 4
CP脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生50HZ脉冲。 秒计数60进制，分计数10进制，输出为3片7448芯片匹配的3片共阴极数码管，最大计时时长为9ˊ59〞，超过最大显示的数字要重新从0开始计数。 暂停功能采用阻断CP脉冲输入设置，具有较高的优先级。 清零功能用与非门并联计数器同步清零（清零时控制脉冲为高，计数器内部清零脉冲为无效高状态，计数器被强迫清零），由点触式开关控制。
四、具体实现 1、总体方框图：
2、原理图 如下图所示： 该电路由四部分组成： （1） 消抖电路 （2） 555定时器 （3） 计数器 （4） 显示译码器
数码显示器 译码电路
秒计数器 控制电路 秒信号发生器 5
VCCOUT
U1555_TIMER_RATED
GNDDISRSTTHRCONTRIC1
10nF1C2100nFR1100kΩKey=A50%R2100kΩ3U274LS90DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R012INA14R023U374LS90DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R012INA14R023U474LS90DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R012INA14R023J1Key = A J2Key = A U5A74LS00DU5B74LS00DU5C74LS00DR33kΩR43kΩ45U5D74LS00DU6A74LS00DU6B74LS00DVCC5VVCC682C4510pFVCC5VVCC7R51.5kΩR61kΩR7470Ω10C34.7nF111213VCC5VVCCVSS0VVSS0VVSS0VVSSVSS
VSS0V
VSSVSS
0V
VSS
9
U10ABCDEFGCAU11ABCDEFG
CAU12
ABCDEFG
CA
U94511BP_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U134511BP_5V
DA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT
3
U144511BP_5V
DA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT
3
2426
19VSS
0V
VSSVDD5VVDD151718202122272829303132333435363738394041VSS0V2316VSS0VVSS44VSS0VVSSVDD5VVDD4325VDD5VVDD
VSS
0V
VSS
14454647
VSS42
五、各部分定性说明及定量计算 1、脉冲发生器（由555构成的多谐振荡器） 555定时器是一种将模拟功能和逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，内部含有一个基本RS出发器，两个电压比较器A1、A2，一个放电晶体管V，以及一个由3个5ΚΩ电阻组成的分压器。比较器A1的参考电压是2/3Ucc,加在同相输入端；A2的参考电压为1/3 Ucc.加在反相输入端，两者均由分压器取得。