数字式秒表课程设计

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1、宝鸡文理学院《单片机》课程设计报告题目数字式秒表学院（部）电子电气工程系专业电气自动化学生姓名张江学号20109501S009指导教师（签字）目录一．目录二．二．内容摘要三．关键字四．技术要求五．方案论证与选择1.方案论证2.总框图（一）控制电路（二）0.01秒脉冲发生器（三）复位电路（四）译码显示电路1.计数器74LS1602.译码器74473.七段数码管（LED）六．电路图及电路工作原理元件清单七．课设存在的问题及解决八．心得体会九．参考文献二．内容摘要本设计所实现的数字式秒表是电子设计技术中最基

2、本的设计实验之一。该数字计数系统的逻辑结构较简单，是由控制电路，复位电路，0.01秒脉冲发生器，译码显示电路构成的。其中控制电路是由基本R-S触发器以及电阻，开关组成的电路部分。复位电路是由直流电源，电阻以及开关组成的电路部分。多谐振荡器是由555定时器以及其外围电路组成的电路部分，它和分频器一起用来产生0.01秒的脉冲。三.关键字计数器，译码器，显示器，555定时器构成的多谐振荡器，基本R-S触发器四．技术要求1.秒表最大计时值为9分59.99秒；2.5位数码管显示，分辨率为0.01秒；3.具有清零

3、，启动计时，复位开关计数等控制功能；4.控制操作开关不超过二个；五．方案论证与选择1.数字式秒表，就需要显示数字。根据设计要求，要用数码管来做显示器。题目要求最大记数值为9分59.99秒，则需要一个8段数码管作为秒位（有小数点）和五个7段数码管作为分秒位。要求计数分辨率为0.01秒，那么我们需要相应频率的信号发生器。选择信号发生器时，有两种方案：一种是用晶体振荡器，另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。石英晶振荡器精度很高，一般都需要多级分频。秒表核心部分——计数器，此次选

4、择74LS160计数器。它具有同步置数和异步清零功能。主要是利用它可以十分频的功能。计数脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生100赫兹脉冲。如果精度要求高，也可采用石英振荡器。在选择译码器的时候，有多种选择，如74LS47，74LS48等4-7线译码器。如果选择7447，则用来驱动共阳极数码管；如果选择7448，则用来驱动共阴极数码管。在选择数码显示管时，可以利用六个数码管；也可以借鉴简易数字频率计中的四位数码管来显示后四位，再用两个数码管显示分钟的两位。本次设计中选择前一种方法。2.总框图：在

5、设计一个数字系统时，首先应根据要求，设计出总框图，然后按框图设计具体电路，这样可避免在设计过程中产生错误。按照设计原理，数字式秒表的电路总框图如图1所示控制电路与非门计数译码显示0.01秒脉冲发生器复位电路图1总框图（一）控制电路图（1）控制电路控制电路是由一个基本R-S触发器，机械开关，电阻以及5伏电源组成。主要实现秒表的停止和开始计数功能。开始，停止功能可以只用一个机械开关实现，之所以用此电路代替机械开关，是因为利用此电路的锁存功能，防止开关K在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路，影响秒表正确计数

6、显示。（二）0.01秒脉冲发生电路上图为555定时器的管脚图。图(a)555组成的占空比可调的多谐振荡器图(b)工作波形555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，图（a）为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器，调节Rp可得到任意频率的脉冲信号，由于电容C充放电回路的时间常数不等，所以（a）输出波形为矩形脉冲，矩形脉冲的占空比随频率变化而变化。图（2）0.01秒脉冲发生电路。该电路是由555定时器以及外围的电阻，电容组成的。其中从555定时器构成的多谐振荡器OUT引脚出来的频率是100赫兹。555定时器

7、的参数：T=0.01s，f=100Hz =1/0.695(R1+2R2)C在图中R3+Rp=R1，R5=R2经过计算并实际调整，方案为R3=130千欧，R5=5.1千欧，Rp=10千欧，c=100微法。在实践中，如果用示波器观察到频率不正确，可调整Rp来改变频率，减小误差。（三）复位电路图（3）复位电路该复位电路由机械开关，电阻，以及电源组成。输出线1接在74160的复位端。当需要复位时，合上开关，从输出线1即可输出复位信号（即清零信号），复位电路的基本功能是：提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复

8、位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防开关分-合过程中引起的抖动而影响复位。另外复位电路主要完成清零功能（四）译码显示电路图（4）显示电路图中从下往上依次是6个计数器74LS1600，4线-7线译码器/驱动器74LS47，共阳数码管。1.计数器RDLDETEPCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00××××××××000010××↑DCBADCBA110××××××保持11×0×××××保持1111↑××××计数74LS160功