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沈阳航空航天大学 课 程 设 计 （说明书） 田径运动会计时器的设计 班 级 学 号 2012040101180 学 生 姓 名 指 导 教 师 黎红梅 沈阳航空航天大学 课 程 设 计 任 务 书 课 程 名 称 数字逻辑课程设计 课程设计题目 田径运动会计时器的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 设计一个田径运动会计时器电路，技术指标如下： ①最大计时值为99分59.99秒 ②用6位数码管显示，分辨率为0.01秒； ③具有清零、启动计时、暂停及继续计数的功能； 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表： 序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（35分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2014 年 7 月 10 日 PAGE \* MERGEFORMAT16 概述 计时器是运动场上不可或缺的重要工具。它对于我们并不陌生，本次的课程设计即计时器的设计正是满足于田径运动会各种比赛所需要的计时。计时器是实现分、秒、毫秒计时的装置，由于具有较长的使用寿命，也因此得到了非常广泛的使用。 计时器原理上是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。本次课设主要是由信号发生系统和计时系统构成。信号发生系统是一个100Hz的脉冲。计时系统由计数器、显示器组成。其中，计数器由74LS160构成， 这是一个十进制的计时器。用这样的十进制计数器组成了六十进制计数器和一百进制的计数器，采用异步进位方式。显示器由两种数码管构成，一个带有小数点的八段数码管和不带小数点的七段数码管，这样就可以显示出所要的数字。 本次课程设计要求设计的计时器最大计时值为99分59.99秒。具体过程是将大小100Hz脉冲信号传入计数系统，先进入计数器，将“分”和“毫秒”设为为一百进制，“秒”为六十进制。然后用数码管显示。最后分别用两个开关来实现启动、暂停、继续和清零。 本课程设计报告主要有六部分组成。包括概述、方案论证、电路的设计、性能的测试及结论构成。 二、方案论证 方案一: 石英晶体振荡器产生的标准信号送入分频器，分频器将时标信号分频为每秒一次的方波作为秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”“分”秒等数字显示出来，其中“秒”的显示有两级计数器和译码器组成的六十进制计数器实现，“分”的显示也一样。而“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。方案一原理图如图1所示。 译码和显示 计数器 分频器 脉冲信号 图1 方案一原理图 方案二: 用一个555定时器搭建一个多谐振荡器来产生大小为100Hz的基准毫秒脉冲信号。课程设计要求最大计时数是99分59.99秒，所以对于毫秒以及分钟采取百进制进位，对于秒采取六十进制进位，分别用六个74LS160D计数器实现。因为毫秒与秒之间有小数点，所以再将其中五个计数器的对应的输出接入到七段数码管的输入端，把计数秒的各位数的计数器的输出端接入一个74LS48D译码器，然后在通过一个180Ω的电阻接入一个八段数码管。按设计要求，所以须用五个七段数码管和一个八段数码管来做显示器。最后，用两个控制键分别来实现计时器的启动、暂停、继续、清零的功能。其中用一个控制健实现计时器的清零功能。再用一个控制键实现计时器的启动、暂停、继续计数功能。方案二原理图如图2所示。 七段数码管显示器 分秒、秒、毫秒计数电路 控制开关 脉冲信号发生电路 译码器 八段数码管显示 图2 方案二原理图 通过比较两种方案，第一种方案石英晶体振荡器具有频率稳定的优点，但从经济角度考虑选择石英震荡器并不合适，而555定时器使用灵活、方便