范文一:简易秒表的原理说明
简易秒表的设计与制作
该系统由时钟脉冲信号模块、计数模块和译码显示模块三部分组成。
时钟脉冲模块运用了NE555构成的多谐振荡器,NE555的8脚为电源端,1脚为接地端,4脚为清零端,由于4脚是高电平有效,因此4脚与8脚相接高电平。3脚为输出端,5脚为电压控制端,为了防止干扰,在5脚接上0.01uf小电容接地。当接通电源,Vcc经R1、R2给电容C2充电,使电容C2两端的的电压Uc逐渐升高,当Uc
。
计数模块运用了四块74ls192数字芯片,74ls192是同步可逆计数器,不仅
能叠加计数,还能递减计数。D0~D3是数据输入端,Q0~Q3是数据输出,都是高电平有效。PL是预置端,低电平有效,当PL为低电平时,不管CP状态如何,可将预置数D0D1D2D3置入计数器(为异步置数),当PL为高电平时,芯片禁止预置数。RM 是清零端,为高电平有效,所以在此端接上一个开关,当芯片要正常工作时按下开关接地,清零端无效。UP是叠加脉冲输入端,DN是递减脉冲输入端,当UP接入时钟脉冲CP且DN为高电平时,在CP上升沿作用下该芯片进行叠加计数;当DN接入时钟脉冲CP且UP为高电平时,在CP上升沿作用下进行递减计数。TCU为进位端,TCD为错位端,当进行叠加计数时,在UP第9个脉冲上升沿作用后,当其下降沿到来时,进位输出端TCU产生一个负的进位脉冲,第10个脉冲的上升沿作用后,计数器复位,重新开始计数,TCD的工作原理正好相反,因此可以利用此原理用4块74ls192制作显示XX:XX的简易可逆的秒表,U1的进位输出端和错位输出端分别接入U2的UP、DN,U2与U3,U3与U4之间的相连相同。四块芯片的16个数据输入端分别用16个开关相接并接地,这样可以用于任意置数
。
译码显示模块分别用4块CD4511 7段译码器和四个共阳极LED数码管组成。CD4511的ABCD为数据输入端,QA~QG为译码输出端。LT为试灯输入信号,低电平有效,此信号用来测试七段数码管发光段好坏,当该端为低电平时,不论其他输入端状态如何,则七段全亮,说明数码管工作正常。BI为熄灭输入信号,低电平有效,这是为了降低系统的功耗而设置的,当该端为低电平时,无论其他输入端得状态如何,所有的发光段均熄灭,不显示任何数字。
单单如上述所说是还达不到要求的秒表的功能,因为这芯片不断处于计数的状态,当计数显示到99:99时又重新计数,变回00:00开始计数。递减计数也如此,当计数到00::00时,有变回99:99重新递减计数。所以为了改变这种状态,让叠加计数到99:99时自动停止,也让递减计数到00:00时自动停止,就必须给电路加以修改。当要让秒表递减计数到00:00自动停止时,即四个计数器的输出都是0,在四个计数器的四个输出端都接上四个非门,再用四输入二与门74ls21分别接上每个计数器的四个非门,当四个计数器都输出0时,经过非门之后全都输出高电平,再经过四个四输入与门输出也都是高电平,再在四个四输入门的输出口接上一个四输入与门,经过这个四输入与门之后输出一个高电平,输出的这个高电平就直接接到脉冲的输入口电路还是没能自动停止,想要改计数系统自动停止就只能在脉冲的输入口接入一个低电平,所以只能在最后的那个四输入与门的输出端接上一个非门,这样就能输出一个低电平,计数系统递减计数到00:00的时候就能自动停止了。叠加计数的也差不多的原理,要想让计数系统自动在99:99自动停止,就得要在计数芯片计数到最后一个9的时候返回一个信号让芯片自动暂停工作,计数也就只能停留在99:99。由于要返回9和0的信号不一样,返回0的都是低电平,而返回9的都是高电平,所以就省掉了非门,直接接上两个四输入与门就可以了,当计数到99:99的时候,两个四输入与门的输入端都是高电平,两个与门的输出也都是高电平,而我们要的是一个输出信号,所以再接上几个二输入与门,这样就得到了一个高电平,在而输入与门的输出端接上一个非门就得到了我们所要的输出信号,把输出的低电平通入脉冲的输入端就可以实现自动停止的功能了。
其实这样并还不是很理想,再把电路稍微改一下那就更好了。要想让电路可以自动暂停计数,只能让返回来的信号和时钟信号经过一个二输入与门再接入时钟信号输入端,这样子就可以实现想要的功能了,当正常计数时,返回信号的输入端都是高电平,而NE555发出的时钟脉冲信号都是高电平,经过与门之后就可以给计数系统输入一个高电平,当计数系统计数到99:99或00:00时,返回信号的输入端是低电平,经过与门之后也只能输出一个低电平,计数系统也由此暂停工作。为了让两个返回信号之间不相互影响,所以分别在两个返回信号的输出端各接上一个开关按钮,最后再把两个返回信号接在一起直接接到与门的输入端,并在它们的公共端接上一个开关按钮并直接接地,当按下这个按钮计数系统就可以暂停工作了,所以这个按钮是暂停按钮。当想要计数到00:00时,就可以按
下该返回信号线路上的那个开关,并且要断开另一返回信号线路上的那个开关,这样这两个返回信号之间就不会相互影响了。相反,当想要计数到99:99时,就要按下该返回信号的开关按钮,并且要断开另一返回信号线路上的那个开关。
范文二:简易数字秒表(数字电路)
简易数字秒表
1. 课题说明:
在体育比赛、时间准确测量等场合通常要求计时精度到1%秒(即10 ms)甚至更高的计时装置,数字秒表是一种精确的计时仪表,可以担当此任。本课题的设计任务设计一个以数字方式显示的计时器,即数字秒表。
2. 设计内容:
a) 数字秒表需求分析,信号及属性定义;
b) 电路原理设计、分析、参数计算,画出电路原理图;
c) 电路安装与实验测试。
3. 设计要求:
a) 量程99.99 S,计时精度1%秒,计时结果动态显示,十进制格式;
b) 设置启动、清除信号,清除信号使输出结果,使电路复位到初始状态;
c) 设置暂停、停止信号,暂停、停止时均保持当前结果,直到清除信号有效时止;
4. 总体设计思路:
数字秒表由4个部分组成:精确的时钟源、十进制计数器、译码器、七段码或液晶显示电路。
时钟源产生符合精度要求的基准时钟,本设计中取10毫秒即可。十进制计数器需要4个,分别对应4个十进制位,输出为BCD码。若采用七段码显示器则译码器完成BCD到七段码的译码,由4位显示电路动态显示结果。
综上所述,数字秒表应具有以下结构(如图所示):
基准时钟电路 低位计数器 译 四 码显驱 示动电 电路 输入控制逻辑 路无
高位计数器
图1 数字秒表总体框图
5. 具体电路设计:
(1)基本计时功能
图2 基本计时电路
由5片74ls90芯片构成分频、计数电路, 第一个74ls90用来将实验箱上的1kHz基
准时钟脉冲十分频得到100Hz时钟脉冲,从而达到题目要求的测量精度1%秒,后四个
74ls90级联后用来计数,逢十进一,共有四位,故该秒表最大量程为99.99秒。由于实
验箱上译码驱动电路和七段码显示器已经连在一起,故只需将74ls90正确级联即可。
(2)启动、暂停功能
图3 启动、暂停电路
只要能控制基准时钟脉冲的加入就能实现秒表的启动和暂停,故可选用与门,将一
个开关与基准时钟脉冲相与。当开关接高电平时,脉冲加入,正常计数,秒表工作;当
开关接低电平(地)时,脉冲截止,停止计数,秒表暂停。
(3)清零功能
图4 清零电路
由于74ls90有置零端,故实现秒表清零功能比较简单,只需将四个计数用74ls90的置零端连在一起,由一个开关统一控制即可。因为74ls90的置零端是高电平有效,所以当开关接高电平时,计数器清零,也就是秒表清零。
(4)自动停止功能
图5 自动停止电路
考虑到该秒表的最大量程为99.99秒,当计时到99.99秒时计数器会重新计数,也即秒表会从00.00秒开始自动重新计时,这有违正常的秒表功能,故到99.99秒时应该停止计时,并维持在99.99秒的读数不变,直到人工清零并重新开始计时。
为了实现这一功能,首先要确定到达99.99秒状态时的特征,可以发现只有99.99秒时四个计数用74ls90的Q3和Q0端才同时输出高电平,因为9的二进制数是1001。将四个74ls90的Q3和Q0端相与非,再同基准时钟脉冲相与,就能在到了99.99秒时截断时钟脉冲,从而使秒表停止计时。因为只有99.99秒时与非的结果为低电平,而其他任意时刻均为高电平。
6. 所用元器件:
74ls90五个,74ls08一个,74ls10一个,74ls20一个,74ls04一个
其中核心元器件是74ls90,下面重点介绍其构成及功能。
将CKB与Q0相连,时钟脉冲从CKA输入,构成8421BCD码十进制计数器。74ls90有两个清零端R0(1)、R0(2)和两个置九端R9(1)、R9(2)。该设计中仅用其清零功能。
表1 74ls90功能表
R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) Q3 Q2 Q1 Q0
1 1 0 X 0 0 0 0
1 1 X 0 0 0 0 0
X X 1 1 1 0 0 1
X 0 X 0
0 X 0 X
计数 0 X X 0
X 0 0 X
7. 秒表总体逻辑电路图:
图6 数字秒表的主体逻辑电路图
逻辑开关A接地,逻辑开关B接高电位时,数字秒表开始计时;逻辑开关B接地时,实现暂停功能;逻辑开关A接高电位时,实现清零功能。
8. 设计心得:
通过对数字秒表的设计,我从其中学习到了很多东西。当我们拿到一个课题时,一定要先仔细分析要求,然后做出总体设计方案,再进一步细化各单元电路,最后将整个电路组合在一起,画出最终的逻辑电路图。接下来在实验箱上布线时要有足够的耐心,找准芯片的每个脚,连线不宜过快,否则很容易越连越乱,不得不返工重做。
范文三:简易秒表
单片机项目设计
题 目简易秒表制作
姓名:彭庆浩 学号:201403140050____
所在系:电子电气___专业年级_:___电气自动化__P14
气6班____ 电
指导教师 李霞
2015 年 12 月 28日
项目设计主要内容
一.设计任务…………………………1
二.秒表的设计程序框图……………… 2
三.秒表程序的主程序 ………………3
四.程序的源代码…………………… 4、5、
五.原理图……………… 7
六.检测与调试……………………………. 8
七.总结与体会……………………………….9
6
摘要
基于8051的简易秒表的制作,此电路主要是由三个部分组成:8051的最小系统、键盘、显示器,利用单片机的定时器中断实现分、秒定时,利用动态扫描的方式使得四位数码管用于显示秒、分的个位和十位,电路中有四个按键:KE0是启动按键,KE1是暂停按键,KE2是清0按键,KE3是复位按键;KE0、KE1、KE2这三个按键是采用以中断方式实现键盘的扫描,按下KE0电路开始计时,按下KE1电路计时停止并显示电路的计时时间,按下KE2数码管显示00分00秒。
关键词:8051芯片 数码管 复位电路
一 设计方案
1设计题目及要求
项目:简易秒表的制作
(1)从右往左显示秒值的个位、十位,分值的个位、十位,个位能向十位进位;
(2)上电后首先显示00 00,表示从00 00秒开始计时,当时间显示到59 59时,4位
显示都清零,从头开始。
(3)以三个独立式按键实现复位、启动、停止。
2 设计思路
是初始化部分和不断调用动态显示子程序部分。动态显示子程序完成4位LED 的轮流位扫描,它被主程序不断调用,以保证稳定可靠的显示。显示时间的刷新由定时器中断产生,定时器每100 ms 中断一次,当中断10次后(即1 s 后) ,对时间单元(秒计数单元、分计数单元) 进行更新,然后通过拆字子程序将时间单元里面的十六进制数拆开为两个BCD 码,并送到显示缓冲区。返回主程序后显示缓冲区的待显示数据被刷新一次,数码管相应的显示数值也就随之发生变化。 4位LED 显示的位码由单片机的P2口输出,段码由P0口输出,P2口线与LED 之间接有200Ω限流电阻;LED 为共阳极数码管,显示方式为动态显示方式;3个按键可以采用独立式键盘,其中两个按键分别连接到外部中断INT0、INT1,第3个按键连接到定时器1的T1端口,以中断方式实现键盘的扫描。 1)整体程序主要分为3个部分:主程序、显示子程序和定时器中断程序。主程序主要
秒表的设计程序框图
秒表的主程序
秒表的设计源代码
SEC EQU 20H
MSEC EQU 21H
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP KE1
ORG 000BH
AJMP CONT
ORG 0013H
AJMP KE0
ORG 001BH
AJMP KE2
MAIN:MOV TMOD,#61H
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
MOV TH1,#0FFH
MOV TL1,#0FFH
MOV SEC,#00H
MOV SP,#3FH
MOV 30H,#00H
MOV 31H,#00H
MOV IE,#8FH
SETB TR1
CLR A
DISP:MOV R2,#02H
MOV R1,#00H
MOV R4,#01H
MOV R0,#30H
MOV A,@R0
DISP1:MOV P2,#00H
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,R4
MOV P2,A
DJNZ R1,$
DJNZ R1,$
RL A
MOV R4,A
INC R0
MOV A,@R0
DJNZ R2,DISP1
SJMP DISP
TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H KE0:SETB TR0
RETI
KE1:CLR TR0
RETI
KE2:MOV SEC,#00H
MOV 30H,#00H
MOV 31H,#00H
RETI
CONT:PUSH ACC
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
DJNZ MSEC,EXIT
MOV MSEC,#14H
INC SEC
MOV A,SEC
CJNE A,#60,CHAI
MOV SEC,#00
CHAI:MOV A,SEC
MOV B,#10
DIV AB
MOV 30H,A
MOV 31H,B
EXIT:POP ACC RETI
END
秒表的设计原理图
检测与调试
心得与体会
通过本次学习,让我知道了秒表的设计过程。也让我学习到了很多东西。通过本次秒表的设计后,我从中学到了很多东西,对MC-51单片机有了更深 入的了解,对I/O口的使用,晶振电路的接法,以及复位电路等的掌握都有了很大的提高,对一些指令的使用更加熟悉了,巩固了课本上所学的知识,实现了学以致用的目的,在摸索设计电路中我体会到了知识的伟本次设计的电子秒表其预期目的基本达到,各项测试结果还比较令人满意,系统设计注重基础,系统的阐述了设计过程。以单片机为核心对硬件和软件的设计做了深入的探索,各部分都实现了其功能。通过本次毕业设计,我从中学习到许多知识,也对以前所学知识进行了巩固,并成功使用了keil 、Proteus 两款软件,使理论知识系统化、实用化。同时也认识到,作为新时代的大学生,在竞争如此激烈的社会环境里,动手实践和创新能力显得尤为重要,通过这次毕业设计我还发现自己还存在诸多方面的不足。理论知识终究不是实践能力,在实践面前一系列问题就会突然被发现,但是没有扎实的理论知识实践能力就大大削弱,二者可谓缺一不可,要注重理论与实践相结合,并且要认认真真去做每一件事,不要怕麻烦,遇到不懂的问题,就应该积极主动的向老师同学请教,不断提高自己的能力。大性,发挥了我的主观能动性和创造能力,为以后的实践打下了良好的基础。
范文四:简易秒表
#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit P10=P1^0; sbit P11=P1^1; sbit P12=P1^2; uchar i,temp,t; uchar msecond,second,mms; uchar code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; uchar wei[]={0,0,0,0}; void display(); void delay() { uchar j; for(j=0;j<> } void main() { EA=1; ET0=1; TMOD=1; TH0=-1000/256; TL0=-1000%256; TR0=0; while(1) { display(); if(P10==0){P10=0;TR0=1;} if(P11==0){P10=1;TR0=0;} if(P12==0){P11=1;P10=1;mms=0;msecond=0;second=0;TR0=1;delay();TR0=0;} } } void timer0() interrupt 1 { TH0=-1000/256; TL0=-1000%256; mms++; if(mms>=10) { mms=0; msecond++; if(msecond>=100) { msecond=0; second++; if(second>=60) second=0; } } wei[0]=second/10; wei[1]=second%10; wei[2]=msecond/10; wei[3]=msecond%10; } void display() { temp=0x01; for(t=0;t<> { P2=temp; P0=tab[wei[t]]; temp=temp<> if(t==1) P0&=0x7f; delay(); } } 课 程 设 计 题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 2016 年 简易数字秒表的设计与实现 信息工程学院 通信工程 撒继铭 6 月 26 日 课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师: 撒继铭 工作单位: 信息工程学院 题 目: 简易数字秒表的设计与实现 初始条件: 本设计主要使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等来完成,用一组数码管显示时间计数值。 要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1、课程设计工作量:1周。 2、技术要求: 1)设计一个能测量3名100米跑运动员短跑成绩的数字秒表。要求用一组四位数码管显示时间,格式为00.00s ,最大计数时间是99.99秒。 2)秒表设置3个开关输入(清零开关1个、记录开关1个、成绩开关1个)。按下“记录”开关第一次,将记录并储存第一名运动员的成绩,以此类推。当“记录”开关按下3次后,成绩计数结束。 3)成绩计数结束之后,连续按动“成绩”开关,可以把3个运动员的成绩循环显示在数码管上。 4)确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 时间安排: 1、年月日,布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、年月日至年月日,方案选择和电路设计。 3、年月日至年月日,电路调试和设计说明书撰写。 4、年月日,上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。 指导教师签名: 年 月 日 系主任(或责任教师)签名: 年 月 日 目录 简易数字秒表的设计与实现 . ................................................... 1 摘要 . ....................................................................... 1 Abstract . ................................................................... 2 1 简易数字秒表原理 . ......................................................... 4 1.1 简易数字秒表原理总述 ............................................... 4 1.2 简易数字秒表原理框图 ............................................... 4 1.3 方案选择 ........................................................... 4 1.3.1 初始方案 . ..................................................... 4 1.3.2 方案比较 . ..................................................... 5 1.4 单元电路的设计和元器件的选择 ....................................... 5 1.4.1 555多谐振荡器 ................................................ 5 1.4.2 计数系统 . ..................................................... 7 1.4.3 译码系统及显示系统 . ........................................... 9 1.4.4 记录系统 . .................................................... 11 1.4.5 清零系统 . .................................................... 12 1.5 完整电路图 ........................................................ 12 2 仿真结果及分析 . .......................................................... 13 2.1 仿真结果分析 . .......................................................... 13 4 性能测试数据及分析 . ...................................................... 15 5 收获、建议及体会 . ........................................................ 16 7 原件清单 . ................................................................ 17 8 参考文献 . ................................................................ 18 简易数字秒表的设计与实现 摘要 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,渗透到人们日常生活的方方面面,, 掌握必要的数电知识已经成为当代大学生特别是理工类大学生必备的素质之一。 本次我们设计的简易数字秒表,是以74ls90为核心,以分频、计数与译码显示模块为主要构成部分的简易数字秒表的设计方案,充分利用数字电路的计数、译码、显示的优良特性,使整个设计达到了比较满意的效果。基本电路主要有时基产生电路、电源电路、分频电路、计数与译码电路(包括显示电路)、开关按钮电路。所设计的电子秒表达到了设计要求的各项指标,并且在这个基础上进行了功能扩展,系统具有随时启动、停止以及清零功能。这次设计中不但对以前的知识进行巩固,而且学会了更多的新知识,提高思维、强化动手能力,能够更好地适应和走上工作岗位,为以后的就业打下一定的基础。关键词:秒表 计数 译码 显示 Abstract Electronictechnology, electronic technology variousfields usingmore morewidely, penetrates allaspects People's Daily life, necessary electrical electronic knowledge has become contemporary college students especially necessary wedesigned stopwatch, separatefrequency, counting decodingdisplay module maincomponents electronicstopwatch design scheme, make full use digitalcircuit counting, decoding, display excellent characteristics design achieved satisfactory effect. basiccircuit main sometimes base produce circuit, count decodercircuit (including display circuit), switch button circuit. electronicstopwatch meets designrequirements eachindex, functionexpansion systemhas always start resetfunction. previousknowledge morenew knowledge. Key words: Display Computers Count time 绪论 在科技高度发展的今天,集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活中已逐渐崭露头角,大多数电子产品多是有计算机电路组成,如:手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高,尤其是一些科学实验,他们对时间精确度达到了几纳秒级别。 当然,现今是存在比我的系统更加完美的设计,如果可能,仅希望提供另外一种设计思路,也许会有某些火花的碰撞。 1 简易数字秒表原理 1.1 简易数字秒表原理总述 按下清零开关后,555多谐振荡器产生周期为10ms 的cp 脉冲信号,此时,由4片74ls90组成的计数系统收到脉冲后开始计数。由4片74ls48译码器组成的译码系统通过与其相连的数码管将时间显示在显示屏上。需要记录成绩时,按下记录开关,将成绩通过4片74F573锁存器存储。显示屏上时间不再变化,即可读取成绩。 1.2 简易数字秒表原理框图 简易数字秒表原理框图如图1.1所示。 图1.1 简易数字秒表原理框图 1.3 方案选择 1.3.1 初 始方案 方案一:基于单片机系统实现的简易数字秒表 利用C51单片机控制外围电路。通过编程定时计数,数码管显示,以及软件编程方法实现防抖动开关控制清零,启动,记录。从而实现简易数字秒表记录成绩、循环显示成绩的功能。 方案二:基于组合逻辑电路的设计实现简易数字秒表 通过组合逻辑电路的设计,包括多个计数器组成的计数系统,多个译码器组成的译码系统,多个锁存器组成的存储系统,共阴极数码管以及555多谐振荡器设计的脉冲发生器 与门电路各个模块的硬件电路设计实现简易数字秒表记录成绩、显示成绩的功能。 1.3.2 方案比较 方案一: 优点:实现的外围硬件电路设计简单,利用C 语言编程的可移植性较强。 缺点:对C 语言的编程能力要求高,需要重复调试程序来实现数字秒表的基本功能,调试电路的工作量大。以我们现有的知识水平无法使用单片机进行设计。 方案二: 优点:以我们现有的知识水平可以做到。电路调试的时间较短,通过multisim 仿真可以确定电路的基本线路。 缺点:对各个芯片的选择要求准确,芯片较多。设计电路图较复杂,制作硬件的条件要求高。对组合逻辑电路设计的基本方法要熟悉。 综上所述,选择方案二。 1.4 单元电路的设计和元器件的选择 1.4.1 555多谐振荡器 1.4.1.1 555多谐振荡器的作用 555多谐振荡器用于产生周期为10ms 的时钟脉冲,使计数系统开始计数。 S3为清零开关,闭合S3秒表开始计数。,打开S3秒表停止计数。 1.4.1.2 555多谐振荡器参数的设置 图1.2 555定时器构成的多谐振荡器电路图及工作波形 电容C 放电所需时间为 (1.1) C放电结束时,T 截止,将通过,向电容器C 充电,由上升到所需的时间为 (1.2) 其频率为 (1.3) 由于显示数码管最低位数字的跳变时间是0.01s ,故cp 脉冲的周期为10ms 。利用公式1.3设定各电阻电容的值或者利用multisim 工具中的电路向导功能自动设置各参数。 利用电路向导功能求得,,C==10nF。但由于元件中不存在这两种大小的电阻,故用39k 和47k 代替。 1.4.1.3 555多谐振荡器的电路图 图1.3 555多谐振荡器电路图 1.4.1.4 555多谐振荡器仿真图 555多谐振荡器产生的cp 脉冲如图1.4所示 图1.4 555多谐振荡器产生的脉冲信号图像 1.4.2 计数系统 1.4.2.1 计数系统的作用 该部分由4片74ls90计数器构成。将脉冲信号接入U2的INA 端,INB 接该芯片的QA 。QD 接U5的INA 端,U5的INB 端接该芯片的QA 。以此类推连接其余74ls90。所有 74ls90 的R01、R02均接开关S2(S2的功能后面将会详细介绍)所有74ls90的R91、R92均接地。每一片74ls90的QA 、QB 、QC 、QD 分别接74F573的1D 、2D 、3D 、4D 、5D 、6D 、7D 、8D 。构成100进制计数器(如图1.6所示) 1.4.2.2 元器件的选择 74ls90功能表如图1.55 图1.5 74ls90功能表 1.4.2.3 计数系统的电路图 由于四位时间的前两位和后两位的连线方式相同,故显示出后两位数字的电路图。 图1.6 计数系统的电路图 1.4.3 译码系统及显示系统 1.4.3.1 译码系统及显示系统的作用 将输入二进制代码的状态翻译成输出信号,并用数码管在显示屏上显示出来。 将4片74ls48的A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 分别与共阴极7段数码管的A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 连接起来,3、4、5管脚分别接高电平,4片共阴极7段数码管的CK 端均接地。 1.4.3.2 元器件的选择 74ls48功能表如图1.6所示 图1.7 74ls48功能表 共阴极7段数码管如图1.8所示 图1.8 共阴极7段数码管 1.4.3.3 译码系统及显示系统的电路图 由于四位时间的前两位和后两位的连线方式相同,故只做出后两位数字的电路图。 图1.9 译码系统及显示系统的电路图 1.4.4 记录系统 1.4.4.1记录系统的作用 为了实现按下“记录”开关,记录并储存第一名运动员的成绩的作用,共使用2片74F573锁存器。 由于四位时间的前两位和后两位的连线方式相同,故只对存储后两位数字的存储系统进行说明。 74F573的2-9管脚分别接2片74ls90的A 、B 、C 、D ,74F573的12-19管脚分别接2片74ls48的A 、B 、C 、D 。 初始状态时,单刀双掷开关S1向下闭合,使OC 和LE 均接高电平,数码管计数。当需要记录读取成绩时,将开关S1向上闭合,使OC 和LE 均接低电平,根据74F573的功能表(如图1.10),当OC 和LE 同时接低电平时,锁存器保持,此时数码管示数不变,即记录成绩,读取数码管显示数字即可。 1.4.4.2 元器件的选择 74F573的功能表如图1.10 图1.10 74ls194功能表 1.4.4.3 记录系统的电路图 图1.11 记录系统的电路图 1.4.5 清零系统 1.4.5.1 清零系统的作用 为了实现设计要求中的清零功能,利用开关S2。 初始状态时,S2向右闭合,即74ls90的R01、R02均接低电平,由74ls 功能表(如图1.5所示)可知,此时74ls90实现计数功能。 当需要清零时,将S2向左闭合,即74ls90的R01、R02均接高电平,由74ls 功能表(如图1.5所示)可知,此时74ls90实现清零功能。 1.4.5.2 清零系统的电路图 图1.12 清零系统的电路图 1.5 完整电路图 图1.13 完整电路图 2 仿真结果及分析 2.1 仿真结果分析 开始仿真后,闭合计数开关S3,清零开关S2向右闭合,记录开关S1向下闭合。计时部分数码管开始显示(如图2.1所示)。 需要记录成绩时,将记录开关S2向上闭合,数码管计数停止(如图2.2所示)读取学生成绩。 将3名学生的成绩读取后,将清零开关S2向左闭合,同时记录开关S2向下闭合,每个数码管重新显示0(如图2.3所示)。 将计数开关S3打开,数码管关闭,不再计时,数码管关闭(如图2.4所示)。 图2.1 图2.2 图2.3 图2.4 由仿真结果可知,仿真成功。 3安装调试中遇到的问题及解决方法 在multisim 仿真之前,我先把简易数字秒表划分为4部分:计数部分、显示部分、存储部分和记录部分。然后分别设计每一部分。 设计每一部分之前,首先进行cp 脉冲的设计。考虑到做实物时无法有直接的cp 脉冲,故用555多谐振荡器产生cp 脉冲。我遇到的第一个问题就是555多谐振荡器参数的设置。由于参数范围较广且我实际经验较少,通过示波器看的的信号是一条直线而非脉冲信号。经过查阅资料和与同学讨论,发现利用multisim 中的电路向导功能可以自动设置参数,产生所需的cp 脉冲。但是有一个问题,我至今还没弄明白,设置频率后,秒表的跳变时 间比实际应该的跳变时间慢。 在买原件的时候,由于不存在28.86k Ω和57.72k Ω大小的电阻,故实物用39k 和47k 的代替。 计数部分和显示部分由于平时的数电实验做过,较为简单,设计出来并没有什么问题。但由于芯片和线路较多较复杂,在连线时要认真仔细,我之前因为一根线连接忘记连接,导致四位时间最后一位只显示偶数。改正后才正常显示时间。 我认为简易数字秒表最难的部分就是记录部分,经过多次查阅资料后,发现用移位寄存器和锁存器都能实现存储功能,我选择了锁存器。经查阅有相关资料,最终确定了存储部分的线路。我设计的线路原理较简单,但最大的问题就是线路复杂、所用芯片太多,在做实物时会过于麻烦。由于时间有限,暂时还没有想到更好的实现方法。 4 性能测试数据及分析 4.1 实物正面图 实物正面图如图4.1所示 实物背面图如图4.2所示 图4.1 实物正面图 图4.2 实物背面图 5 收获、建议及体会 通过这次数电课设,我深刻的体验到了将理论转化为实际的过程。刚拿到这个题目时,我感到有些无从下手,如何产生cp 脉冲源,如何计时,如何记录成绩,如何设计电路,如何选择元器件等一系列问题都困扰着我。 经过在网上和图书馆查阅了大量资料后,我有了大概思路并且确定了部分电路图。但如何设计存储部分和记录部分是一个漫长而艰难的过程。由于在平时的理论课学习中,对此方面介绍的较少,对数电实验中使用移位寄存器的那个实验印象较模糊,导致在这一板块花费了大量的时间,让我对不同功能的芯片(例如:74ls90、74ls48、74ls194)和555多谐振荡器有了更深刻的了解和认识。 在以后的学习中,我应该不仅仅关注理论知识,更应该关注与理论相联系的实际知识,比如不同类型芯片的功能。同时,我们也不应该仅仅满足与设计出电路,更应该努力将电 路简单化。我这个电路最大的问题就是线路复杂,所用芯片过多,在实际焊板子的过程中 非常的麻烦。 通过上学期的模电课设和这次数电课设,我对multisim 仿真软件也更加熟悉,学会了在无法出现正确仿真结果的情况下如何利用示波器等工具调试电路。 在仿真过程中,有些元器件在实际中并没有,只能用其他参数的元器件代替,比如555多谐振荡器旁连接的电阻没有仿真中参数的电阻。但我在仿真时没有考虑到这一点,故应该将理论和实际结合起来。 此电路线路偏复杂,焊接时由于引脚的排列不像multisim 仿真中排列的有规律,故焊接时应该认真仔细,注意跳线时不能短路,在焊之前,要认真的研究原件的排列,降低线路的复杂性。由于芯片种类繁多,不要将芯片弄混。 我在焊板子的过程中,就由于原件乱放,焊接时不够仔细,导致花费大量时间找原件,拆线。 总的来看,这次数电课设让我受益匪浅。 7 原件清单 武汉理工大学《数字电子电路与逻辑设计》课程设计 8 参考文献 《电子线路设计·实验·测试》 第三版,谢自美 主编,华中科技大学出版社 《数字电子技术基础》伍时和 主编,清华大学出版社 《数字电子电路及逻辑设计》 刘可文 主编,科学出版社 《数字电子技术基础》第五版,康华光 主编,高等教育出版社 18 范文五:简易秒表