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电子测量与仪器课程设计报告 设计题目：简单的秒表计数器设计 学 生：赵 瑞 云 学 号：101103084 院 系：物理与电气工程学院 班 级： 10级自动化 指导教师： 刘 永 顺 时 间： 2013/12 /10 简单的秒表计数器设计 （安阳师范学院 物理与电气工程学院 河南 安阳 455000） 摘要：本系统采用振荡器、计数器、译码器、显示器组成。由LED七段数码管来显示译码器所输出 的信号。采用了74LS系列中小规模集成芯片。其中主体电路完成秒表的基本功能。 关键词：振荡器；计数器；译码器；LED七段数码管 1引言 在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着数字集成电路性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。秒表计数器在生活中经常被用到，如：比赛记时，试验及记时等。 2设计任务与要求 2.1 基本要求 首先要能直接显示秒的计数器，要求六十、十为一计数周期。然后要求电路主要采用中规模集成电路。且电路输入电压为+5伏— +10伏。 2.2 方案选择 一个基本的秒表电路主要由译码显示器,“秒”，“毫秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器“秒”、“毫秒”计数器、译码器及显示器电路组成。 首先构成一个NE555定时器和分频器产生震荡周期为一秒的标准“秒”脉冲信号，由74LS160采用清零法分别组成六十进制的“秒”计数器、十进制“毫秒”计数器。清零法适用于有异步置零输入端的集成计数器。原理是不管输出处于哪种状态，只要在清零输入端加一个有效电平电压，输出会立即从那个状态回到“0000”状态。清零信号消失后，计数器又可以从“0000”状态开始重新计数。使用NE555定时器的输出作为“秒”计数器的CP脉冲，把秒计数器的进位输出作为“分”计数器地CP脉冲，分计数器的进位输出作为“时”计数器的CP脉冲。使用74LS48为驱动器，共阴极七段数码管作为显示器。 3 设计任务分析 3.1设计要点 ●设计一个标准秒脉冲信号发生电路 ●设计60进制、十进制计数器（秒计数电路） ●设计译码显示电路 ●设计操作方面的校时电路 3.2原理框图 图1.秒表计数器原理框图 4电路设计部分 4.1 秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 4.1.1振荡器设计 一般说来，振荡器的频率越高，计时精度越高。本设计中采用由集成定时器555与RC组成的多谐振荡器，经过调整输出1Hz脉冲。电路图如下图所示： 图2 555定时器振荡电路 4.1.2 振荡器参数确定 555定时器的脉冲时间是由于RC充放电确定的。根据三要素公式： （1） 充电过程的方程式： (2) 充电时间为： (3) 放电过程的方程式： （4） 放电时间为： (5) 总时间为： （6） 频率为： （7） 首先确定C1=0.1uf，R2=4.1K?，需要输出频率f=10HZ，将充放电时间算出，确定电阻R1。通过确定R1=510K?。 4.2秒计时器电路设计 秒计数器为60进制计数器。实现这种模数的计数器采用中规模集成计数器74LS160D构成。 4.2.1秒、计数部分设计 采用60进制计数，本设计选74LS160D作为计数器，将一片74LS160D设计成10进制加法计数器，另一片设置6进制加法计数器。两片74LS160D按反馈清零法串接而成。秒计数器的十位和个位，输出脉冲除用