《数字式秒表设计》课程设计报告。
2010-11-07 17:27:34|分类：课程设计|字号订阅。
数字电子技术》课程设计报告。
课题：数字式秒表设计。
1、设计目的。
a)培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
b)学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
c)进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用**软件、实验设备进行调试和数据处理等。
d)培养学生的创新能力。
2、设计要求。
1.秒表由2位七段led显示器显示，显示分辩率为1 s;
2.计时最大值为99s;
3.计时误差不得超过1s;
4.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；
5.主要单元电路和元器件参数计算、选择；
6.画出总体电路图；
7.安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。
8.调试电路。
9.电路性能指标测试。
10.提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。
3、总体设计。
该电路由四部份组成：
1）基本rs触发器。
2）单稳态触发器。
3）时钟发生器。
4）计数及译码显示。
图3.1数字式秒表电路图。
4、单元电路设计。
4.1基本rs触发器。
用集成与非门构成基本rs触发器，属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。
它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关k2（接地），则门1输出=1；门2输出q=0，k2复位后q、状态保持不变。再按动按钮开关k1，则q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。由1变为0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。
基本rs触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。
图4.1与非门构成的基本rs触发器。
4.2单稳态触发器。
用集成与非门构成的微分型单稳态触发器。
单稳态触发器的输入触发负脉冲信号vi由基本rs触发器端提供，输出负脉冲vo通过非门加到计数器的清除端r。
静态时，门4应处于截止状态，故电阻r必须小于们的关门电阻roff。定时元件rc取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的rp和cp。
单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。
图4.2微分型单稳态触发器。
4.3时钟发生器。
ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。
其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管。
17个电阻。两个二极管。组成了比较器。
rs触发器。等多组单元电路。特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器。
为上。下比较器提供基准电压。所以称之为555。
555含有两个电压比较器，一个基本rs触发器，一个放电开关管t，比较器的参考电压由三只5千欧的电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器a1的同相输入端和低电平比较器a2的反相输入端的参考电平为2/3vcc和1/3vcc。a1与a2的输入端控制rs触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。
ne555属于cmos工艺制造。。
ne555引脚图介绍如下：
1.地gnd ,2.触发， 3.输出，4.复位，5.控制电压，6.门限(阈值）,7.放电，8.电源电压vcc
555定时器内部框图及引脚排列：
图4.3.1 555内部框图（a）及引脚排列（b）
用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。调节电位器rw，使在输出端3获得频率为50hz的矩形波信号，当基本rs触发器q=1时，门5开启，此时50hz脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端cp2。
图4.3.2555定时器构成的多谐振荡器。
4.4计数及译码显示。
图4.4.0计数及显示电路。
4.4.1计数。
二—五—十进制加法计数器74ls90构成电子秒表的计数单元。其中计数器①接成五进制形式，对频率为50hz的时钟脉冲进行五分频，在输出端qd取得周期为0.1s的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。
计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示的相应输入端连接，可显示0.1s～0.9s计时。
图4.4.174ls90引脚图。
表4.4.174ls90功能表。
4.4.2显示。
cd4511
cd4511是一个用于驱动共阴极led（数码管）显示器的bcd码—七段码译码器，特点如下：
具有bcd转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的cmos电路能提供较大的拉电流。可直接驱动led显示器。
cd4511是一片cmos bcd—锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图2所示。其中a b c d为bcd码输入，a为最低位。lt为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。
bi为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，b1端应加高电平。另外cd4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。le是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。
a～g是7段输出，可驱动共阴led数码管。另外，cd4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示这两个数时，字形不太美观图3是cd4511和cd4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只cd4511和led数码管即可。所谓共阴led数码管是指7段led的阴极是连在一起的，在应用中应接地。
限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5v时可使用300ω的限流电阻。
cd4511引脚图与译码显示器。
图4.4.2.1 cd4511引脚图及led数码管引脚图。
图4.4.2.2数码显示电路。
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