电子秒表课程设计

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1、EDA课程期末考察作业题目：秒表计数器的设计与分析成绩：学院：电信学院班级：10电信专1课程：EDA编号：05学号：100921031、100921013姓名：刘懋镇、汪泽军教师：过继红二零一二年十二月第16页共16页数字式秒表正文第一章系统概述该数字式秒表电路的工作原理：由方波信号发生器产生稳定的高频脉冲信号，经分频电路输出标准的10Hz脉冲信号,作为100毫秒的计时脉冲。100毫秒计数器计满10后，向秒计数器产生进位脉冲。计数器的输出经显示译码器译码后送显示器显示。该电路设置两个控制键＂Ａ＂，＂Ｂ＂。键Ａ控制电路的清零与启动功能，键Ｂ控制电路的暂停与继续功能。10

2、0毫秒分频电路方波信号发生器暂停/继续开始/清零秒显示器显示译码器计数器显示器显示译码器计数器第16页共16页图1.1数字式秒表电路的结构框图第二章单元电路设计与分析由上图1.1数字式秒表电路的结构框图可知，整个电路由方波信号发生器，分频电路，计数显示电路，启停电路与清零电路，五部分组成。设计时，计数显示电路组成时间显示电路，键控部分由于控制各部分电路，故在单元电路设计分析时省去。故该电路可以分为脉冲信号发生器、分频电路、计数器电路、时间显示电路、控制电路五大单元电路。一、脉冲信号发生器电路设计1、振荡器电路设计：振荡器是数字秒表的核心。振荡的稳定度及频率的精度决定了

3、数字式秒表的精确度，一般来说振荡器的频率越高，计时精度也越高。通常使用的振荡器有门电路组成的多谐振荡器、555定时器构成的振荡器、石英晶体组成的多谐振荡器，这三种方案的分析具体如下：（1）、门电路组成的多谐振荡器这种振荡器可选用带RC延迟的环形振荡器，其结构如图2.1所示。由于RS很小（100欧姆），UA可以视为G3门的输入电压。通常RC电路产生的延迟时间远远大于门电路本身的传输延迟时间tpd，所以分析时间可以忽略tpd。另外，A点电压UA的变化是决定电路工作状态的关键。图2.1门电路多谐振荡器图分析可以得出其周期T为：第16页共16页（2）、555定时器构成的振荡器

4、555定时器构成的自激振荡器如图2.2，其原理为：f≈1.44/(R1+2*R2)C1；图2.2555振荡器电路图（3）石英晶体多谐振荡器石英晶体具有优越的选频性能，将石英晶体引入普通多谐振荡器就能构成具有较高频率稳定性的石英晶体多谐振荡器。因为石英晶体多谐振荡器的振荡频率仅仅取决于石英晶体本身的参数，所以对石英晶体以外的电路元件不要求。其原理图如下：图2.3石英晶体振荡器图第16页共16页在本次设计中我采用了应用比较广泛的555构成的振荡器，电路图如下：运行结果如下：第16页共16页接通电源后，电容C1被充电，6结点的电压升高，当电压上升到2/3VCC时，触发器翻转

5、，输出VO为低电平，放电管T导通，电容C2放电，6结点的电压降低，当电压降低到1/3VCC时，触发器翻转，输出VO为高电平，放电管T截止。如此反复，输出矩形脉冲。充电时间常数：T1=（R1＋R2＋R3）C1×Ln2=0.7C（R1＋R2＋R3）放电时间常数：T2=（R2＋R3）C1×Ln2=0.7C（R2＋R3）脉冲的频率是：F=1/T1+T2调节使调节R3=60K欧姆，可以计算出频率为1000Hz。二、分频电路设计：我们采用555构成的振荡器产生1000HZ的矩形脉冲，频率太高，我们必须对其进行分频，才能产生标准的0.1秒信号，我采用的分频方法是两片十进制芯片进行2

6、级十分频，从而得到频率为10HZ的秒信号，我选取芯片74LS90电路图如下：第16页共16页运行结果如下：第16页共16页由原理图和运行结果可以看出，我们通过二级十分频，把1000HZ的交流信号变为10HZ的信号，即得到了标准的0.1秒的信号。三、计数电路设计我们设计的秒表要实现能计时59.9秒的功能，所以要用到三个计数器，我采用了74LS90芯片，其中有精度为0.1秒的要十进制，精度为一秒的要十进制，精度为十秒的要六进制。（1）先实现0.0-9.9秒的电路，具体实现方法是直接将两个十进制的74LS90直接级联，我采用的是串行级联的方式，由于74LS90的翻转为下降沿

7、翻转，所以不需要在串行时加入一个非门，具体电路图如下（2）实现五进制的精度为10的计数器第16页共16页四、译码显示电路设计：用七段发光二极管来显示电路译出的数字，显示器有两种，共阴极和共阳极显示器，74LS48译码出来的是高电平，所以对应的显示器应该为共阴极显示器，在此次设计中，我选用的是解码显示器，即它内部有与显示器所对应的译码器，我们在使用时可以直接把需要译码的端口QA,QB,QC,QD接入，则可以直接显示数字，简单方便。第16页共16页图2.9译码显示电路图五、控制电路开始/清零键（A）：将计数器部分的每片74LS90的ＲＯ（１）与ＲＯ（２）