《数字电子技术》
课程设计报告。
题目：简易电子秒表电路的设计。
专业： 电子信息工程
年级： 2012级。
学号： 1210612026
学生姓名： 秦机灵。
联系**： 183
指导老师： 谢祥徐。
完成日期：2024年11月 24日。
秒表应用于我们生活、工作、运动等需要精确计时的方面。它由刚开始的机械式秒表发展到今天所常用的数字式秒表。秒表的计时精度越来越高，功能越来越多，构造也日益复杂。
本次数字电路课程设计的数字式秒表的要求为：显示分辨率为0.1s，外接系统时钟频率为100khz；计时最长时间为10min，4位显示器，显示时间最长为9m59.
9s；系统设置启／停键和复位键。复位键用来消零，做好计时准备、启／停键是控制秒表起停的功能键。
关键字：555定时器、十进制计数器、六进制计数器。
stopwatchused in our daily life,work,exerciserequires consists ofthe beginning of themechanical stopwatchdevelopment todayused by thedigital andmore hightiming precisionstopwatch,more and more functions,structureis becoming more and more complicated.
thedigital circuit coursedesigndigital stopwatchrequirements:the displayresolution of 0.1s,the externalsystem clock frequency of 100khz;timingthe mostlong timeis 10min,a 4 bit display,displaythe longest time is9m59.
9s;system settings andstart / stopbuttonis to control thestart and stopthestopwatchfunction keys.
keywords: 555 timer, decimal counter, six binary counter.
目录。摘要 i
abstract i
1设计要求与方案选择 1
1.1设计要求 1
1.2方案设计与论证 1
2电路设计与参数计算 2
2.1 时钟脉冲发生和控制信号 2
2.2 设计十进制加法计数器 3
2.3 设计六进制加法计数器 4
2.4清零与开始电路 5
2.5停止电路设计 5
3总电路工作原理及元器件清单 6
3.1 电路完整工作过程描述 6
3.2 电路总原理图及pcb图 6
4主要芯片介绍 7
4.1 74ls20真值表管脚功能电路图 7
4.2 74ls48中文资料 9
4.3 74ls160的资料 11
4.4 ne555的资料 12
5电路**测试 12
6总结 14
参考文献 15
1.显示的分辨率为0.1s，外接系统时钟频率为100khz（可自制或用信号发生器产生）。
2.计时最长时间为10min，4位显示器，显示时间最长为9分59.9秒。
3.系统设置启／停键和复位键。复位键用来消零，启／停键是控制秒表起停的功能键。
总体分析：分个位秒十位秒个位0.1s
图1.1 方案设计。
如图1.1所示，该电路需要1个六进制和3个十进制的加计数器，一个555定时器组成的多谐振荡器，rs触发器启动停止电路。由555多谐振荡器产生。
100khz的时钟脉冲作为脉冲源（即0.1s为周期），通过与启动停止电路的输出与非后作为信号源输入至第一个十进制计数器即0.1s位的计数器。
然后进位至0.1s位的十进制加计数器，以此类推逐个进位。以此实现显示分辨率为1s／10，计时最长时间为10min，六位显示器，显示时间最长为9m59.
9s，最后通过。
5个译码显示led数码管输出。
由集成电路定时器555与rc组成的多谐振荡器产生矩形脉冲：暂稳状态的脉冲宽度tp1，即uc从(1/3)ucc充电上升到（2/3)ucc所需的时间：
tp1≈（r1＋r2）
cln2＝0.7（r1＋r2）c
脉冲宽度tp2，即uc从(2/3)ucc放电下降到(1/3)ucc所需的时间：tp2≈r2cln2＝0.7r2c 振荡周期：
t=tp1+tp2＝0.7(r1＋2r2)c因此，令r1=4kω,r2=5kω,输出频率为100hz即t=0.01s，则可求出c=1.
02μf。得下图2.1中100hz的555定时器构成的多谐振荡器：
图2.1 555定时器构成的多谐振荡器。
从3引脚输出100khz的脉冲信号。
使用74ls160芯片实现十进制加法计数器：当cr=ld=enp=ent=1时，74160处于计数状态，电路从0000状态开始，连续输入16个计数脉冲后，电路将从1111状态返回到0000状态，rco端从高电平跳变至低电平。可以利用rco端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。
如下图2.2：
图2.2 十进制计数器。
使用74ls160芯片实现六进制加法计数器：74160从0000状态开始计数，当输入第6个cp 脉冲（上升沿）时，输出q3 q2 q1 q0 ＝0110，此时等于0，反cr=q3q0馈给端cr一个清零信号，立即使q3 q2 q1 q0 返回0000状态，接着，cr端的清零信号也随之消失，74160重新从0000状态开始新的计数周期。反馈归零逻辑为**中为1的q相与非cr=qn2q1n 电路如图2.
3所示，图2.3六进制计数器。
如图2.4所示：
图2.4 清零与开始电路。
当开关接低电平时即断开时，使计时器出与开始状态；当开关接高电平即闭合时，使计时器处于暂停状态。因此这个属于“启动/清零”按键。
如图2.5所示：
图2.5 停止计时电路。
当开关闭合时，使计时器处于工作状态继续计时；当开关断开时，使计时器处于暂停状态停止计时。
3总电路工作原理及元器件清单。
电路通过555多谐振荡器产生的100khz时钟脉冲经过启动与暂停开关输入到第一个计数器即0.01s位的74ls160十进制计数器使其进行频率为100khz的十进制加法运算。并进位至下一位0.
1s位的十进制加法计数器，频率缩减为10hz。以此类推依次进位至最高位，并以5个led数码管将计数器输出的信号显示出来。当“启动/清零”开关处于低电平时计数器处于清零状态，即清零；当开关处于高电平时，计数器开始计时工作。
而暂停开关为低电平时，所有计数器暂停；处于高电平时计数器继续正常工作。
如下图3.1
图3.1 总原理图。
图3.12 pcb图。
74ls20为两组4输入端与非门（正逻辑），共有/74h/74s/74ls20四种线路结构形式，其主要电特性的典型值如表4：
表474ls20是常用的双4输入与非门集成电路，常用在各种数字电路和单片机系统中，它的cmos版本是74hc20
74ls20功能表。
这个74ls20芯片的功能，就是内含两组4输入与非门第一组：1,2,4,5输入6输出第2组：9,10,12,13输入8输出ttl。
图4.174ls20引脚图。
74ls20真值表4.1
表4.1功能表4.12
74hc20,74ls20测试：
只要通过对输入1111,0111,1011,1101,1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。
7段显示译码器74ls48是输出高电平有效的译码器，其真值表如表4：
图4.2 74ls48/sn74ls48 引脚功能图。
工作电压：5v
74ls48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（dcba）和输出（ya～yg）端外，7448还引入了灯测试输入端（lt）和动态灭零输入端（rbi），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（bi/rbo）端。
由7448真值表可获知7448所具有的逻辑功能：
1）7段译码功能（lt=1，rbi=1）
在灯测试输入端（lt）和动态灭零输入端（rbi）都接无效电平时，输入dcba经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除dcba = 0000外，rbi也可以接低电平，见表1中1～16行。
2）消隐功能（bi=0）此时bi/rbo端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论lt 和rbi输入什么电平信号，不管输入dcba为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。
3）灯测试功能（lt = 0）此时bi/rbo端作为输出端， 端输入低电平信号时，表1最后一行，与及dcba输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。
4）动态灭零功能（lt=1，rbi=1）此时bi/rbo端也作为输出端，lt 端输入高电平信号，rbi 端输入低电平信号，若此时dcba = 0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。dcba≠0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。
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