电子秒表得设计目录一、设计要求 (2)二、设计得目得与作用 (2)三、设计得具体体现………………………………………２1。
电子秒表得基本组成………………………………３2、电子秒表得工作原理…………………………………３３。
电子秒表得原理图 (4)４. 单元电路设计 (4)5。
设计仿真与PＣＢ制版 (12)四、心得体会…………………………………………………１7五、附录 (18)六、参考文献…………………………………………………２0一、设计要求1.以0.01秒为最小单位进行显示、2.秒表可显示0、０1～59:５９:９9秒得量程、3.该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能、二、设计方案方案一:通过单片机来实现电子秒表基于51单片机电子秒表,设计简单,而且技术准确,缺点就是价格相比于数字电路实现得秒表技术要昂贵。
方案二:采用数字电路来实现秒表计数,优点就是价格便宜,计数精确,反应较快,缺点就是,电路芯片较多,设计电路复杂。
经过比较选择了较为经济适用得数字电路。
二、设计得目得与作用1。
培养我们运用有关课程得基础理论与技能解决实际问题,并进一步提高专业基本技能、创新能力。
通过课程设计,学习到设计写作方法,能用文字、图形与现代设计写作方法系统地、正确地表达课程设计与研究成果。
２、熟悉５５５方波振荡器得应用。
３、熟悉计数器得级联及计数、译码、显示电路得整体配合、4、建立分频得基本概念。
三、设计得具体体现１.电子秒表得基本组成电子秒表电路得基本组成框图如图所示,它主要由基本RS触发器、多谐振荡器、计数器与数码显示器４个部分组成。
电子秒表电路得基本组成(方框图)如下:2第Ⅰ块计数器作5分频使用,将55５输来得50Ｈz得脉冲变为0、1秒得计数脉冲,在输出端Qd取得,作为第2块计数器得始终输入,第２、第3块计数器QA与ＣP２相连,都已接成842１码十进制计数电路 ,第4块接成六进制形式,其输出端与译码显示器得相应输入端连接,可显示00:０0:00——５9:５9:９9s３、电子秒表得原理图图(2)原理图4.单元电路设计(１)由NE555P组成得多谐振荡器(多谐振荡器)ｎe55５就是一种应用特别广泛作用很大得得集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。
ne555得作用就是用内部得定时器来构成时基电路,给其她得电路提供时序脉冲。
nｅ５５5时基电路有两种封装形式有,一就是dip双列直插8脚封装,另一种就是ｓｏp-8小型(ｓmd)封装形式。
其她hａ17555、ｌm555、ca5５5分属不同得公司生产得产品。
内部结构与工作原理都相同。
ｎe55５得内部结构可等效成２3个晶体三极管、１7个电阻、两个二极管.组成了比较器.ＲS触发器、等多组单元电路。
特别就是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器。
为上、下比较器提供基准电压。
所以称之为555。
55５内部结构及引脚如下图所示:图(3)555内部结构及引脚图(A)、55５时钟电路可以构成多谐振荡器,真值表如下:RSＴTHＲＴＲI ＯUT TD0 ＸX 0 导通＞2\３VC1>1\3VCC 0 导通Ｃ1 <2\3VＣＣ >1\3VCC 不变不变1 〈２\3VCC <1\３VＣC 1 截止1>2＼3ＶCＣ〈１＼３VCＣ1 截止表(１)5５５功能真值表注明:6脚为ＴHR,触发器输入端,低电平有效。
ﻫ2脚为TRＩ,阀值输入端,高电平有效。
4脚为ＲST,总复位端,低电平有效。
7脚为DIS,放电端、５脚为CＯＮ,控制端、1脚接地,8脚接电源。
ﻫ3脚为输出端。
TD为内部三极管。
ﻫ(Ｂ)时钟信号产生电路图(4)55５组成得多谐振荡器ＮＥ5５5定时器就是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛得多功能电路。
利用闭合回路得反馈作用可以产生自激振荡、ＴＴＬ电路延迟时间短,难以控制频率。
电路接入RC回路有助于获得较低得振荡频率,由于门电路得作用时间极短,TTL电路自有几十纳秒,所以想获得稍低一些得振荡频率式很困难得,而且频率不易调节、在电路中接入RC电路可以有助于获得较低得振荡频率,而且通过改变Ｒ,C得数值可以很容易实现对频率得调节、振荡电路就是数字秒表得核心部分,电容充放电得速度决定。
Ｒ2。
C决定了多谐振荡器得周期,即决了电路得振荡频率R１定了形成得方波得频率利用闭合回路中得负反馈作用可以产生自激振荡,利用闭合回路中得延迟负反馈作用也能产生自激振荡,只要负反馈作用足够强、为了得到频率更加准确得频率信号,加入了电容与电阻,其中电容为0、０1ｕf与０、1ｕf,电阻为1０0Ｋ欧姆、(2) 基本RS触发器图(5)RＳ触发器电路用集成与非门构成基本ＲS触发器,属低电平直接触发得触发器,有直接置位、复位得功能。
它得一路输出作为单稳态触发器得输入,另一路输出作为与非门得输入控制信号。
按动按钮开关Ｊ1(接地),则门1输出=1;门2输出Q＝０,J1复位后Ｑ、状态保持不变。
再按动按钮开关Ｊ２,则Q由0变为1,门5开启,为计数器启动作好准备。
由1变为0,送出负脉冲,启动单稳态触发器工作。
基本ＲS触发器在电子秒表中得职能就是启动与停止秒表得工作、(3)单稳态触发器图(６)单稳态触发器电路用集成与非门构成得微分型单稳态触发器。
单稳态触发器得输入触发负脉冲信号Vi由基本RS触发器端提供,输出负脉冲Ｖo 通过非门加到计数器得清除端Ｒ、静态时,门4应处于截止状态,、定时元件RＣ取值不同,故电阻R必须小于们得关门电阻Ｒｏfｆ输出脉冲宽度也不同。
当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时,可以省去输入微分电路得Ｒp与Ｃｐ。
单稳态触发器在电子秒表中得职能就是为计数器提供清零信号。
(4)计数及译码显示(A)74L160(计数器)简介74ＬS160就是常用得四位二进制可预置得同步加法计数器,她可以灵活得运用在各种数字电路,以及单片机系统种实现分频器等很多重要得功能它得引脚功能如下:图(7)74ＬＳ１６０引脚图功能表如下:当清零端ＣR=“０”,计数器输出Q3、Q2、Q1、Ｑ0立即为全“０",这个时候为异步复位功能。
当CR=“１”且LＤ=“0”时,在CP信号上升沿作用后,７4LS１61输出端Ｑ3、Q2、Q1、Q0得状态分别与并行数据输入端Ｄ3,D2,D1,D０得状态一样,为同步置数功能。
而只有当ＣR=LD＝ＥP=ＥT＝“１”、CP脉冲上升沿作用后,计数器加１、７４LS１6１还有一个进位输出端CO,其逻辑关系就是CO= Q０·Ｑ1·Ｑ２·Q3·ＣET。
合理应用计数器得清零功能与置数功能,一片７4LS1６１可以组成16进制以下得任意进制分频器。
(B)十进制加法计数器７４LＳ１60与译码显示器构成电子秒表得计数单元图(８)电子表秒计数单元电路5.设计仿真与PＣＢ制版1、、将各部分电路在MULTISIM1１中连接并进行仿真（1）时钟发生器得仿真用示波器观察输出电压波形并测量其频率,调节滑动变阻器,使输出100Hz矩形波。
仿真结果如下:图(9)多谐振荡器信号波形图(2)与非门基本ＲS触发器得仿真用示波器观察基本ＲS 触发器得波形图如下(先闭合Ｊ1后再打开Ｊ1,再闭合J2后再打开)。
仿真结果如下:图(10)RＳ触发器仿真图(3) 单稳态触发器得仿真将启停电路单元得按钮按下, 则此电路输出一个有效信号(负脉冲),但持续时间很短。
仿真结果如下:图(11)单稳态触发器波形(4)计数电路得仿真仿真结果如下:图(1２)计数单元得仿真2.电子秒表得整体测试各单元电路测试正常后,按总图把几个单元电路连接起来,进行电子秒表得总体仿真。
仿真结果如下:图(13)电子秒表总体仿真图3、PCB版电路电路制作在MULTISIM１1画好电路图,仿真成功以后,设置个原件封装,直接导出网络表、在prｏtｅlｌ99ｓe中导入生成得网络表截图可见电子秒表网络表(２)PCB制版PCＢ制版图四、心得体会经过这次得数字电子秒表课程设计后,我从中学到了好多东西、综合我们上一个学期得数字电子技术基础课,我们已经对数字电子技术有一定得了解,主要就是我们熟悉了protell99sｅ软件与multisiｍ11两个软件。
加上之前学过得电路课与模拟电子技术基础课,我们可以独立完成电路CAD基础课程设计了。
不过,在课设当中还就是遇到许多不懂得问题,都积极向老师同学请教,基本都攻克了难题。
学会了设计数字电子电路得一般方法,还进一步熟悉数字电子器件得使用。
课设过程中遇到得问题:１、在绘制电路图得过程中对数电中学习过得555芯片不就是很熟悉,通过上网查找,发现5５5产生方波得参数方程为Ｔ=1、1ＲC,这就是一个很关键得方程,调节RC可以改变方波周期,使我能够顺利得得到100HＺ得方波。
2、在生成网络表后,在prｏtｅl99se中导入网络表,产生许多问题,例如:muｌtiｓim中得封装名跟pｒoｔeｌ中得不一样,或者就是封装原件没有,最关键得问题就是在pcb板上有好几个7４ｌs1６0,考虑怎么能减少,将各个与非门合并到一个74lｓ1６0中,进过向老师请教,修改了原来得电路原理图,找到了解决办法,从新生成网络表,在pcｂ中减少了4个74ls１60,感觉原件减少了许多。
这个课程设计课我还不就是很熟悉,第一次做难免会感到陌生,而且对很多基本得东西都不就是很清楚,在一定程度上影响了我们得课程设计得质量,希望能在以后得时间里认真学习好这些基础得东西。
我对这个课程设计课有着深刻得体会:要想做好这个课程设计,就必须认认真真地去做,不要怕麻烦,遇到不懂得问题就要主动去问同学或者老师。
最后我希望课程设计课能够再多一点给我们提供动手得机会,并让我们多点发挥主观能动性与创造能力,这样可以在学到东西得同时又能发散大家得思维。
总之,通过这次练习我有了很多收获。
在摸索该如何设计电路使之实现所需功能得过程中,特别有趣,培养了我得设计思维,增强了动手能力。
五。
附录元器件清单:六。
参考文献。