电子测量与仪器课程设计报告

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1、安阳师范学院电子测量与仪器课程设计报告设计题目：简单的秒表计数器设计学生：赵瑞云学号：101103084院系：物理与电气工程学院班级：10级自动化指导教师：刘永顺时间：2013/12/10安阳师范学院简单的秒表计数器设计（安阳师范学院物理与电气工程学院河南安阳455000）摘要：本系统采用振荡器、计数器、译码器、显示器组成。由LED七段数码管来显示译码器所输出的信号。采用了74LS系列中小规模集成芯片。其中主体电路完成秒表的基本功能。关键词：振荡器；计数器；译码器；LED七段数码管1引言在日常生活和工

2、作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着数字集成电路性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。秒表计数器在生活中经常被用到，如：比赛记时，试验及记时等。

3、2设计任务与要求2.1基本要求首先要能直接显示秒的计数器，要求六十、十为一计数周期。然后要求电路主要采用中规模集成电路。且电路输入电压为+5伏—+10伏。2.2方案选择一个基本的秒表电路主要由译码显示器,“秒”，“毫秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器“秒”、“毫秒”计数器、译码器及显示器电路组成。首先构成一个NE555定时器和分频器产生震荡周期为一秒的标准“秒”脉冲信号，由74LS160采用清零法分别组成六十进制的“秒”计数器、十进制“毫秒”计数器。清零法适用于有异步置零输入端的集成计数

4、器。原理是不管输出处于哪种状态，只要在清零输入端加一个有效电平电压，输出会立即从那个状态回到“0000”状态。清零信号消失后，计数器又可以从“0000”状态开始重新计数。使用NE555定时器的输出作为“秒”计数器的CP脉冲，把秒计数器的进位输出作为“分”计数器地CP脉冲，分计数器的进位输出作为“时”计数器的CP脉冲。使用74LS48为驱动器，共阴极七段数码管作为显示器。3设计任务分析3.1设计要点●设计一个标准秒脉冲信号发生电路●设计60进制、十进制计数器（秒计数电路）●设计译码显示电路●设计操作方面

5、的校时电路安阳师范学院3.2原理框图图1.秒表计数器原理框图4电路设计部分4.1秒脉冲信号发生器秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。4.1.1振荡器设计一般说来，振荡器的频率越高，计时精度越高。本设计中采用由集成定时器555与RC组成的多谐振荡器，经过调整输出1Hz脉冲。电路图如下图所示：图2555定时器振荡电路4.1.2振荡器参数确定555定时器的脉冲时间是由于RC充放电确定的。根据三要素公式：（1）充电过程的方程式：安阳师

6、范学院(2)充电时间为：(3)放电过程的方程式：（4）放电时间为：(5)总时间为：（6）频率为：（7）首先确定C1=0.1uf，R2=4.1KΩ，需要输出频率f=10HZ，将充放电时间算出，确定电阻R1。通过确定R1=510KΩ。4.2秒计时器电路设计秒计数器为60进制计数器。实现这种模数的计数器采用中规模集成计数器74LS160D构成。4.2.1秒、计数部分设计采用60进制计数，本设计选74LS160D作为计数器，将一片74LS160D设计成10进制加法计数器，另一片设置6进制加法计数器。两片74L

7、S160D按反馈清零法串接而成。秒计数器的十位和个位，输出脉冲除用作自身清零外，同时还作为分计数器的输入脉冲CP1。当分（秒）计数部分的个位接受秒计数部分的信号（秒计数接受的信号为振荡器经分频后输出的1HZ的标准脉冲），计数满60后向时计数部分的十位给出一个进位信号。秒十位计数部分接受个位的进位信号并进行计数，计满6就想前一级给出进位信号。当十位和个位计满60个数后计数器清零。计数规律是从00——59——00。设计电路图如图3。图3秒计数器安阳师范学院74LS48D是BCD-7段译码器/驱动器，输出高

8、电平有效，专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译码管的输入端，便可以进行不同数字的显示。在译码管输出与数码管之间串联电阻R=510Ω作为限流电阻。如图4所示图4译码显示电路5元器件使用说明5.1振荡器5.1.1NE555的特点●只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。●它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准