湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目数字电子秒表系别：专业：班级：学生姓名:学号:起止日期:指导教师:教研室主任：摘要本次设计的数字电子秒表以555定时器为核心，由多谐振荡电路，计数译码显示电路，控制电路三大主要模块构成。

由NE555定时器组成的多谐振荡电路通过控制阻值产生10Hz，1Hz的脉冲；输入由74LS192芯片组成的计数电路、74LS48组成的译码电路在数码管FJS5101显示器上输出,以上部分组成计数译码显示电路；通过控制电路实现复位，置数功能，灵活启动停止。

电路是采用外接电源来实现的。

经过仿真、布线、制板等工作,数字秒表成形。

本组在此次设计过程中主要是先分析设计要求，根据提出的设计要求选取合适的芯片，再用multisim 10 画出电路图，进行仿真。

再用Prote 2004 Sp2绘制原理图和PCB图，并把PCB图转印到印制板上完成焊接和调试等工作。

最终完成数字电子秒表的工作。

关键词：NE555定时器；74LS192计数器；74LS48译码器；控制电路目录1、方案论证与对比 (1)1.1 方案一 (1)1.2方案二 (2)1.3方案的对比与选择 (2)2、数字电子秒表总体方案的分析与设计 (3)2.1电子秒表电路总图 (3)2.2控制电路 (4)2.3 脉冲产生原理 (5)2.4计数译码显示单元 (7)2.4.1 计数器 (8)2.4.2 译码器 (9)2.4.3 七段显示数码管 (11)3、调试与检测 (12)3.1调试方法 (12)3.2调试故障的原因与排除 (13)3.3调试结果 (14)4、总结与致谢 (14)5、参考文献 (16)6、附录 (17)附录一元件清单 (17)附录二总电路的PCB图 (17)附录三总电路的仿真图 (18)数字电子秒表设计要求基本要求：①用单面PCB板设计一个数字电子秒表。

②计时1至99秒，用数码管显示。

③有直接置位，复位功能。

④用按钮开关灵活启动和停止秒表的工作。

⑤用6v干电池供电（也可以自己设置电源）。

发挥部分：①增加倒计时功能。

②增加0.1s—9.9s的计时功能。

1、方案论证与对比1.1 方案一图 1 方案一系统方框图方案一，由555定时器组成的多谐振荡器，通过开关控制，形成两条路线，即可产生10Hz 脉冲，也可产生1Hz脉冲，把脉冲送到计数器，通过计数译码，最后又数码管显示。

数码管的控制小数点的管脚处加一个开关，当产生时钟脉冲电路产生1Hz脉冲时，开关断开，不显示小数点。

当时钟脉冲产生10Hz脉冲时，开关闭合显示小数点。

1.2方案二图 2 方案二系统方框图方案二，也由555定时器组成的多谐振荡电路产生时钟脉冲，但脉冲的频率已确定为10Hz,在把脉冲送到计数译码器，最后显示。

1.3方案的对比与选择1)相同点：①都能实现该数字电子秒表的功能。

②都主要有时钟脉冲电路，计数译码显示电路，控制电路三大模块。

③都通过开关实现复位，清零。

2)不同点：①方案一用计数，译码，显示各三片芯片；方案二这三种芯片各用了三片。

②方案一时钟脉冲通过开关控制可产生10Hz脉冲也可产生1Hz的脉冲；方案二只可产生10Hz脉冲。

③方案一通在小数点管脚处接一个开关，用开关控制小数点的显示与否。

3)方案选择：经过多方面的分析与论证，同时考虑到电路复杂[1]，势必给后期的布线，焊接带来很多麻烦，线路复杂，布线困难，焊接调试也很难成功。

所以，最终本组选择了方案一。

此方案，在实现此次数字电子秒表的基础上。

还具有线路简单，经济等优点。

为后期的布线，焊接奠定了基础，避免繁琐，易出错的难题，同时，所用元器件较少，经济可靠，节省了大量元器件。

2、数字电子秒表总体方案的分析与设计2.1电子秒表电路总图通过多方面的分析，论证和对比，我们最终确定了方案一为此次数字电子秒表设计的方案图[2]。

此后，查阅大量资料，选择适应的芯片，以及其他各种元件，确定电阻，电容的阻值。

然后用仿真软件进行仿真，调试。

最终得到电子秒表的总电路图，如图3所示：图3 电子表秒总电路图2.2控制电路1）控制加减计数图4 计数开关当开关1,4闭合，2,3打开时，实现加计数器；当开关2，3闭合，1,4打开，实现减计数器。

(2)控制置数，清零开关S1图5 置数清零开关S1开关1打开，3闭合，产生1Hz 脉冲。

开关1闭合，3打开，产生10Hz 脉冲。

(3)控制不同频率脉冲产生开关S2CPU CPD脉冲电 源CLRLD图6 脉冲产生开关S2当开关1,3闭合时，实现置数功能。

当3断开时，实现清零复位功能。

（4）控制显示小数点开关S3图7 小数点开关S3当开关闭合，实现小数点显示。

2.3 脉冲产生原理1) NE555时基集成电路555并不是一种通用型的集成电路[3]，但是它却可以组成上百种实用电路，可谓变化无穷，故深受人们欢迎。

555时基电路具有以下几个特点：a.555时基电路是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电路。

b.其电路可采用4.5~15V的单独电路，也可以和其他的运算放大器和TTL电路共用电源。

c.单独的555时基电路，可以提供将近15分钟的较准确的定时时间。

d.具有一定的输出功率，最大输出电驴达200mA，也可以直接驱动继电器，小电动机，指示灯及喇叭。

因此，555时基电路可做：脉冲发生器，方波发生器，单稳态多谐振荡器，双稳态多谐振荡器等。

2）由555定时器构成的脉冲发生器图8 时钟脉冲发生器R12=10K,R13=180K,C=3.3uFa.产生1Hz脉冲（打开开关3，闭合开关1）：f=1.43/(R12+R13+Rw) C (1) Rw=31.67KΩb.产生10Hz脉冲（打开开关1，闭合开关2）：f=1.43/(R12+R11+Rw) C (2) Rw=12.77KΩ图9 波形图3）555时钟电路构成多谐振荡器表1 555真值表REST THR TRI OUT TD状态0 X X 0 导通1 >2/3 Vcc >1/3Vcc 0 导通1 <2/3 Vcc <1/3Vcc 不变不变1 >2/3 Vcc >1/3Vcc 1 截止1 <2/3 Vcc <1/3Vcc 1 截止注释：6脚为THR,触发器输入端，低电平有效。

2脚为TRI,阀值输入端，高电平有效。

4脚为REST，总复位端，低电平有效。

7脚位DIS，放电端。

5脚位CON，控制端。

1脚接地，8脚接电源。

3脚位输出端，TD为内部三极管。

2.4计数译码显示单元两片十进制加减计数器74LS192，两片74LS48译码器和两片FJS5101AH数码管共同构成构取得矩形脉冲，成数字电子秒表的计数译码单元。

第一个74LS192计数器接入脉冲，在输出端QD作为第二个计数器的时钟输入。

计数器接成8421 码十进制形式，其输出端与实验装置上74LS48译码器的相应输入端连接，译码器的输出端再与FJS5101AH数码管相连，共同构成计数译码显示单元。

2.4.1 计数器1)计数器电路图10 计数电路2)74LS192引脚图图11 74LS192引脚图3）74LS192功能图通过不同的连接方式，74LS192可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助MR 对计数器清零，PL 将计数器置，D cp ，U CP 实现加减。

TCD 用于同步借位输出，即倒计时输出，TCU 用于同步进位输出。

74LS192芯片的具体功能[3]如下表所示：表2 74LS192真值表输 入输 出功能 清零 MR 置数 PLCP D CP U P D P C P B P A Q D Q C Q B Q A 1 X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 清零 0 0 X X d c b a d c b a 置数 0 1 1 x x x x x x x x 加法 011xxxxxxxx减法2.4.2 译码器 1）74LS48引脚图图12 74LS48引脚图 2）74LS48引脚功能图74LS48芯片[3]，其中，A,B,C,D 为译码器的输入端,a ～g 为输出端,BI /RBO 为灭灯输入 / 灭零输出端，RBI 为灭零输入端,LT 为试灯输入端，它们是为了便于使用而设置的控制信号。

只要灭灯输入信号（BI /RBO ）和试灯输入信号（LT ）为高电平（BI /RBO 也可悬空，下同），就可对输入为十进制数1 ～ 15的二进制码（0001～1111）进行译码。

如果LT 、RBI 和BI /RBO 均为高电平，则译码器对输入十进制数0的二进制码（0000)进行译码。

当灭灯输入（BI )直接接低电平时，不管其他各输入端为何状态，各段输出 a ～g 均为低电平，数码管所有发光段均熄灭。

当灭零输入（RBI）和 A,B,C,D 输入端为低电平，而灯测试输入（LT）为高电平时，所有各段输出 a～g均为低电平，使数码管全灭，不显示 0 字形，同时灭零输出（RBO）变为低电平（响应条件），用以指示译码器正处于灭零状态。

当灯测试输入（LT）加入低电平，并且BI/ RBO端为开路或保持高电平时，所有各段输出 a～g均为高电平，数码管显示数字“ 8”。

利用这一功能可用来检查 74LS48 和数码管七个发光段的好坏。

表3 74LS48功图2.4.3 七段显示数码管7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。

如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）！此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。

如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。

本设计采用与共阴极数码管与74LS48相匹配。

1）七段显示数码管引脚图图13 数码管引脚图2）数码管与译码管连接图图14 数码管与译码管连接图3）真值表FJS5101AH由七条线段围成8型，每一段包括一个发光二极管。

外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。

只要按规律控制各发光段的亮灭，就可以显示各种字形或字符号。

如，当输入8421码DCBA=0100时，应显示，即要求同时点亮b,c,f,g段，熄灭a,d,e段，故数码管输入应为a～b=0110011。

具体工作如下：表4 七段译码器真值表3、调试与检测3.1调试方法本次设计中，调试是一个重大的过程，调试的好坏就直接关系了作品的成功与否。

本课程设计方案的调试包括仿真调试和实物调试。

在设计电子秒表的过程中，开始本组成员利用multisim 10软件进行调试。

本组成员先分模块调试[4]。

分模块调试中，先从电源开始调试。