数字电子技术课程设计秒表.docVIP

沈阳工程学院课程设计（论文） 秒表 - PAGE 10 - - PAGE 11 - 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 预置定时报警，在秒表满度的时候报警。 秒表可以实现清零，并在清零的时候报警。 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。) 可以实现两组时间记录并显示。 可以进行9秒倒计时，并且倒计时到0时可以进行报警。 可以记录总共进行了几次时间记录并清零。 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，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。 3 设计方框图 显示器 显示器 译码器 译码器 记录计时次数电路 记录计时次数电路 锁存器 倒计时电路 计数器 报警电路 报警电路 100分频电路 555振荡器 100分频电路 555振荡器 4 各部分电路设计及参数计算 4.1 555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4.1.1 555多谐振荡器电路图 图4.1.2 555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，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=1/(tPL+tPH)≈1.43/(R1+