三位数字计时显示系统课设报告.docxVIP

一、 设计要求：设计一个三位数字显示的时间计数系统，以供运动员比赛用。要求精确到秒，最大计时九分五十九秒，可以用按钮开关控制计时器的启动、停止和清零，开机时可以自动清零。二、 设计方案：数字显示计时系统是通过控制电路是加法计算器对连续脉冲进行计数，而加法计数器通过译码器来显示它所记忆的脉冲周期个数。1. 计数及译码显示：加法计数器构成电子秒表的计数单元，首先用一个分频器对脉冲信号进行分频，然后将脉冲信号送入计数器中，计数器都接成8421码十进制形式，其输出端与译码显示单元的相应输入端连接，可显示0~59秒，0~9分时。2. 控制部分：控制部分用来控制计时器的清零、计时和停止。采用3位环形计数器来实现。环形计数器的输出分别作为计数部分的清零信号、计时信号和停止信号。三、 设计方案：数字显示计时系统是通过控制电路使加法计数器对连续脉冲进行计数，加法计数器通过译码器来显示它记忆的脉冲周期个数。实现一个三位数字计时显示系统，需要脉冲源、计数电路、译码显示电路和控制电路四部分。其中，秒计数电路满60向分计数电路进位，显示0~59秒，分计数电路满10后清零，等待重新计时。控制电路部分用来产生清零信号、计时信号和停止信号。原理框图如下：四、单元电路设计：1.计时单元电路：计时单元电路由两块74LS160芯片组成六十进制秒计时电路，1块74LS160组成十进制分计时电路，当00秒递增到59秒时，进位到分同时使其置零。电路图如下所示，其中U1、U2组成秒计时系统，开机启动后，当下降沿到来时开始计数，直到输出为9时产生进位信号，U2开始计数，当输出端5时产生清零信号，从而实现六十进制计数。U3组成分计时系统,它的时钟脉冲为U2。2.显示电路：该电路采用7段数码管来显示计时结果，将74LS160芯片的输出端分别与三个数码显示管的相应输入端连接，显示0:00~9：59。3.控制电路：控制电路采用74LS160芯片组成一个模3的计数器，每当时钟信号的下降沿到来时实现计数，每一组二进制代码对应产生保持、清零及计数的控制信号。综上所述，该实验的完整电路图如下：五、 EDA仿真：将设计电路在Multisim中仿真，结果如下：按下开关J1开始计数，数码管显示结果为：再次按下开关J1,实现保持的功能。数码管显示结果如下：再次按下开关J1，实现清零的功能，数码管显示全零。六、元件选择及清单：元件选择元件个数74LS00174LS08174LS47374LS160474LS00是四输入的与非门，逻辑功能为：当输入端有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平，其真值表及引脚图如下：输入输出00101110111074LS08为四2输入与门，即在一块集成芯片内含有4个相互独立的与门，每个与门有2个输入端，逻辑功能为：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为低电平；只有当输入端全部为高电平时输出端才是高电平。其真值表及引脚图如下：输入输出00001010011174LS47是BCD-七段显示译码器，用来显示计时器的计时结果。在Multisim中的图标为：74LS160是十进制同步计数器，其功能表如下：输入输出0xxxxxxxx000010xx1111xxxx计数110xxxxxx保持，CO=01 110xxxxx保持六、 安装调试：1） 检查测试元器件的功能；2） 按照管脚图用3块74LS160接成最大为9分59秒的计时器；3）按照管脚图和原理图对应接好数码管，使其正确显示数字；4）安装控制电路，按下按钮后，计数器开始计数，再次按下按钮后可以暂停计时，再次按下按钮后可以实现清零；5）把已插入但未连接的线理清楚，然后把它们对应接入正确位置，使电路接通。八、故障分析及电路改进：(一) 故障产生原因：对于新设计的电路来说，调试中产生的故障原因主要有以下几种情况：a) 元器件、接口处损坏：电子电路中通常有很多的元器件在安装的过程中，由于某种不正确操作，容易损坏电子器件。电子器件损坏后，将使电路不能实现它的功能，所以在安装之前要检查测试元器件的功能。b) 电子器件与实验箱接触不良：由于线与接口孔的大小不是很适合，接上的线比较容易脱落，导致接触不良。c) 安装的接线电路与原理图不一致，主要是某些管脚比较靠近，接线时容易接错。d) 竞争与冒险现象：当电子器件的两端同时变化时，容易产生竞争冒险现象，导致电路显示不稳定。（二）故障的分析方法：在电路的调试过程中不可避免的出现各种各样的问题，在查找故障时，需要耐心和细心，一步一步地检查。a） 安装前，对每个器件进行检查，是否有管脚缺失，是否与功能表的各项功能一致；b） 在安装时要逐个安装、调试，检查是否达到了预定的要求；c） 在断电情况下，观察是否有器件没有与实验箱接触好，是否有线脱落的