1 设计任务描述1.1设计题目：数字转速表1.2 设计要求1.2.1 设计目的(1) 掌握数字转速表的构成、原理与设计方法；(2)熟悉集成电路的使用方法。

1.2.2 基本要求(1) 数字转速的测试与显示电路，要求四位数码显示；(2)数字时间的显示部分——时、分的显示；(3) 时间与转速共用显示器，使用按键切换；1.2.3 发挥部分(1) 转速表的溢出报警和显示；(2) 可预置的转速超限报警。

2 设计思路我的设计题目的数字转速表，数字转速表的主要功能是实现对每分钟转速的测量和计时功能，当按键时能实现转速和时钟的切换显示。

（1）脉冲产生部分：方波信号发生器是记录时间的一个重要组成部分，其稳定度及频率精度决定了计时的准确度。

一般来说，方波信号发生器的频率越高，计时精度越高。

我在这里用到了555与RC组成的多谐振荡器，它产生频率f=1kHz的方波信号。

（2）分频电路部分：分频电路的功能是对方波信号发生器产生的方波信号进行分频处理，这里我用计数器将产生的频率分成两部分，一部分是将频率分成100s，另一部分是分成60的脉冲。

（3）时钟计时部分：根据要求我设计的时钟能显示时和分，是通过60s的脉冲和4个计数器的串联来完成的，将分钟部分接成60进制，小时部分接成24进制。

（4）转速测量部分：将100s的脉冲通过单稳触发器将其变成60s和传感器一起通过闸门实现转速的测量。

（5）数据选择及显示部分：将时钟和转速通过数据选择器实现开关切换的功能，然后通过译码器将数据显示在显示器上，此外此计数器还能实现自动所存功能（6）发挥部分：当转速超出额定输入值时和在转速溢出时进行报警，主要输入信号通过单稳和多频振荡器实现在一定时间报警的功能3 设计方框图4 各部分电路设计及参数计算4.1脉冲产生电路设计及其参数计算4.1.1 脉冲产生电路设计图4.11 555振荡器与分频器的连接电路本电路中的振荡器是由555定时器构成的多谐振荡器。

由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

工作原理：时间标准信号的频率很高，要得到60s 和100s 的脉冲，需要分频电路。

振荡器产生的振荡频率为1000Hz ，用3片74LS290进行分频后可得到1Hz 的秒脉冲信号 。

4.1.2秒信号产生电路参数计算参数标注如图4.1所示，555振荡器电路的振荡周期可由下式估算：通电源后,电容C 被充电,V c 上升,当V c 上升到32V cc 时,触发器被复位,同时放电BJT T 导通,此时V o 为低电平,电容C 通过R 2和T 放电,使V c 下降,当V c 下降到31V cc 时,触发器又被置位,V o 翻转为高电平,电容器放电所需的时间为121T t t ms =+=即为1000Hz当C 放电结束时,T 截止,V cc 将通过R 1、R 2向电容器C 充电,V cc 由31V cc 上升到32V cc所需时间()12ph t R R C =+当Vc 上升到32V cc 时,触发器又发生翻转,如此周而复始,在输出端就得到一个周期性 的方波,其频率为1 1.43(122)f tpL tpH R R C==++图4.12 工作波形图由于555内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

上图所示电路的t pL =t pH ,而且占空比固定不变,如果将电路改成下图,电路利用D 1、D 2单向导电特性将电容C 充、放电回路分开,再加上电位器调节,便构成了占空比可调的多谐振荡器。

图中V cc 通过R A 、D 1向电容C 充电,充电时间为()1120.7P t R R R C =++电容器C 通过D 2、R B 及555中的BJT T 放电,放电时间为220.7t R C =因而,振荡频率为11000f Hz tpL tpH==+可见,这种振荡器输出波形的占空比若选定脉冲占空比δ为0.6，可得1120.6t t t δ==+ 10.610.6t ms m s =⨯=2110.60.4t T t ms =-=-= 取电容0.1C F μ=，则2210.60.0015.7140.70.70.10.000001t R k C ⨯===Ω⨯⨯ 取标称值2 5.1R k =Ω 11120.60.0015.41710008.570.70.70.10.000001p t R R R k C ⨯+=-=-⨯=Ω⨯⨯ 取12R k =Ω, 10p R k =Ω.4.2+5vO V 而规律上升。

1t t =时，Vi 负脉冲消失。

2t t =时C V 上升到CC V 32（此时TH 端电平大于CC V 32，TL 端电平大于CC V 31），O V 又自动翻为低电平。

在20t ~t 这段时间电路处于暂稳态。

2t t >，T 导通，C 快速放电，电路又恢复到稳态。

4.2.2单稳态触发器的参数计算输出电压Uo 的宽脉冲Tw 计算1.160w T RC s ==取电阻10R M =Ω，则60 5.51.110sC F M μ==⨯Ω4.3时钟电路的设计Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CEP TC 74HC160 CET CLR D 0 D 1 D 2 D 3 CPQ 0 Q 1 Q 2 Q 3 CEP TC 74HC160 CET CLR D 0 D 1 D 2 D 3 CPQ 0 Q 1 Q 2 Q 3 CEP TC 74HC160 CET CLR D 0 D 1 D 2 D 3 CPQ 0 Q 1 Q 2 Q 3 CEP TC 74HC160 CET CLR D 0 D 1 D 2 D 3 CP111111111&&此电路是4片74HC160组成，分计数器实现的是60进制的计数功能，当分钟到60时自动向时钟计数部分进位，时计数器实现的是24进制计数功能，当时计数器到24时自动的实现清零功能。

4.4转速电路的设计转速电路和时间显示电路类似，也是通过4片74HC160串联而成的，由于74HC160是十进制计数器所以通过其进位端发送脉冲让下一单位进行接受，此转速电路能实现4位数的测量。

4.5超速报警电路的设计4.3 时钟电路设计图超速报警电路是通过5片数值比较器，再送入单稳态和多谐振荡器使喇叭发出报警声音的电路，在数值比较部分是通过4片比较器并联再与上一级的比较器连接实现的，如图可以看出将16位按高低分成4组，每组4位，各组的比较是并行进行的，将每组的结果在送入高一级进行比较，这样可以减少运算的时间，提高了工作的效率。

4.6溢出报警电路此报警电路由一个单稳态触发器和一个多谐振荡器组成，此电路能控制喇叭的发声时间和何时停止，我的设计是当电路报警是响10s后自动停止。

4.5溢出报警电路4.7选择译码显示电路A/B OE Y1 Y2 Y3 Y47 4 C T 1 1 2 5 7A 1B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4 B 4A/B OE Y1 Y2 Y3 Y47 4 C T 1 1 2 5 7A 1B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4 B 4A/B OE Y1 Y2 Y3 Y47 4 C T 1 1 2 5 7A 1B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4 B 4A/B OE Y1 Y2 Y3 Y47 4 C T 1 1 2 5 7A 1B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4 B 4a b c d e f g 74HC4511LE BL LJ D0 D1 D2 D3a b c d e f g74HC4511LE BL LJ D0 D1 D2 D3a b c d e f g 74HC4511LE BL LJ D0 D1 D2 D3a b c d e f g74HC4511LE BL LJ D0 D1 D2 D3数据选择器的功能是对输入的数据进行选择，此数据选择器通过一个手动开关实现数据选择的，译码器的功能是对具有特定含义的输入代码进行“翻译”，将其转换成相应的输出信号，驱动LED 七段数码管，只要在它的输入端输入8421码，七段数码管就能显示十进制数字。

选用的译码器为4511，输出高电平有效，接共阴极七段显示器。

显示数码管分别显示个位和十位。

分别能显示0到9之间的数字。

此译码器还有所存功能，我的设计是通过脉冲控制实现自动所存的。

图4.6选择译码显示电路5 工作过程分析本次设计的数字转速器，实现了对时间和转速的显示、转速溢出和超预设转速报警电路，并具有自动所存功能和手动数据选择功能，并且实现了时间和数据之间的切换。

本系统的设计电路由秒信号产生模块、分频模块、时钟计时模块、转速计数模块、选择译码显示电路模块、转速溢出和超速报警电路模块等几部分组成。

振荡器产生稳定的高频脉冲信号作为超时报警电路的时间基准，然后经过分频器输出标准的秒脉冲。

振荡器产生的振荡频率为1000Hz，用3片74290进行分频后可得到1Hz的秒脉冲信号，再用两片74HC160构成60进制计数器将接受的1Hz脉冲信号进行60秒计数和100秒的计数。

秒计数器计满60个CP（即60秒）后，对时间的时和分进行计数，而100秒的脉冲通过一单稳态触发器使其Tw为60秒和传感器一起通过闸门对60秒有多少个脉冲进行测量后送入转速测量装置对转速进行测量，超速报警部分是通过数值比较器与预设转速进行比较，对超速进行报警，报警时间有单稳电路控制。

溢出报警部分与超速报警部分原理相似。

选择译码显示电路将计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。

其中所计数据通过数据选择器手动实现数据选择功能。

6 元器件清单7 主要元器件介绍7.1计数器 74LS2907.1.1引脚图S 9(1) N C S 9(2) Q 2 Q 1 N C 地V CC R 0(2) R 0(1) CP 1 CP 2 Q 0 Q 37 4 L S 2 9 0178147.1.2功能表7.1.3 功能介绍是常用的二－五－十进制异步计数器，做八进制的就先把74LS90接成十进制的（INB 与QA 接，以CPA 做输入，Q3做输出就是十进制的），然后用异步置数跳过一个状态达到十进制计数。

以从0000计到1001为例：先接成加法计数状态，从上图中的74LS290功能表可知，在输出为1001时（既Q4为高电平时）把Q4输出接到R01和R02脚上（即异步置0），这个时候当计数到1001时则立刻置0，重新从0开始计。

1001的状态为瞬时状态。

7.2计数器 74HC1607.2.1 引脚图VCC RCO Q A Q B Q C Q D T LOAD7 4 H C 1 6 018916CLR CLK A B C D P 地7.2.2 功能表7.2.3 功能介绍由表7.2可知，74160具有以下功能：(1) 异步清零。