数字电子技术课程设计秒表

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1、秒表1设计任务描述1.1设计题目：秒表1.2设计要求1.2.1设计目的（1）掌握秒表的构成、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）能进行分、秒、0.01秒计时，有独立的时间显示电路；（2）显示完毕后清零并发出响声。1.2.3发挥部分（1）预置定时报警，在秒表满度的时候报警。（2）秒表可以实现清零，并在清零的时候报警。（3）秒表显示器可以进行检测,并且显示时还可以继续正常进行计时。（此功能可以进行照明。)（4）可以实现两组时间记录并显示。（5）可以进行9秒倒计时，并且倒计时

2、到0时可以进行报警。（6）可以记录总共进行了几次时间记录并清零。-21-秒表2设计思路我的两组秒表和其他秒表有很大的不同之处，它不仅能够对毫秒和秒进行计时并且有统一的时间显示电路，能对数据进行记忆存储,然后在记忆存储的基础上，能够实现在需要的情况下，显示已经记录的时间。并且能够进行各位倒计时并报警。基于以上几点，设计思路如下：1.设计脉冲源。秒表的最基本功能是计时，要计时准确就要有精确的脉冲源，采用555多谐振荡电路产生脉冲，作为计数基准而且可以通过调整参数，计算得到自己想要的频率。我设计的秒表最低位为

3、0.01秒，所以输出频率为100HZ，我的555振荡器输出为10kHZ，经过用两个十进制计数器进行100分频后输出100HZ。2.开关设计。为了确保准确计时，启动前必须有清零开关。多数计时器的清零都是高电平有效，如果是低电平有效，直接取反就可以了。如果不能快速启动，对计时的准确性将造成很大的影响，这里采用开关控制计数器清零端是否接高电平来控制是否清零。3.分频器设计。利用计数器实现十进制和六进制，在计数器的输出端接上锁存器就可以对时间进行记录。4.设计锁存器。首先把锁存器分组，我把每一个锁存器一端连接两

4、个计数器，另一端接两个译码器，一共两组锁存器，一次记录结果存入一个锁存器，这样我的数据存入不同组的锁存器。5.报警电路的设计。我实现的是倒计时报警、满度报警、清零报警，可以分别把三个分电路的脉冲通过一个或门传输给555单稳态触发器，产生一个高电平，再连接一个555振荡器，就可以驱动喇叭，使它发声。6.倒计时电路设计。我利用74LS190计时器的技术递减功能实现，通过溢出端和开关控制显示器是否倒计时到0结束还是连续倒计时。7.记录计时次数电路设计。通过计数器译码器显示器记录秒表清零端开关开通管段次数来记录

5、，开关每开通关断一次就给记录电路输入一个高电平来计数，再通过控制记录电路的计数器的清零端来清零。-21-秒表3设计方框图显示器译码器记录计时次数电路锁存器倒计时电路计数器报警电路100分频电路555振荡器-21-秒表4各部分电路设计及参数计算4.1555多谐振荡电路（1）振荡器是整个电路的输入源，只有振荡器不停的工作才能保证电路有不断的脉冲信号，才能使电路正常工作。用555定时器来构成多谐震荡输出脉冲信号。555多谐振荡器是一种时钟源，它没有稳定状态，同时不需要外加触发器。多谐振荡器输出的波形稳定，振荡

6、器开始工作，输出一个固定稳定的脉冲信号，经过计算我选用的是51K和43K电阻，电容为1nf，输出频率为10000HZ。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。其电路图如图4.1.1所示。波形图如图4.1.2所示。图4.1.1555多谐振荡器电路图-21-秒表图4.1.2555多谐振荡器输出波形(2)工作原理接通电源后，电容被C充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJT导通，此时Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，

7、使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。电容器放电需要一定的时间，放电时间为,如（4.1.2）所示tPL=R2Cln2≈0.7R2C(4.1.3)当电容放电结束时，T截止，Vcc将通过R1，R2向电容器C充电，Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc，所需的时间为，如（4.1.3）所示tHP=(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C(4.1.4)当Vc上升到2/3Vcc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，如（4.1.4）所示f

8、=1/(tPL+tPH)≈1.43/(R1+2R2)C(4.1.4)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的变化的影响很小。-21-秒表4.2100分频电路通过用两个十分频计数器串联来实现100分频。电路图如图4.2.1所示。波形图如图4.2.2所示。图4.2.1555振荡电路100分频电路图4.1.2555多谐振荡器输出波形及100分频后波形-21-秒表4.3计数寄存译码显示电路计数寄存译码显示电