简易数字秒表和汽车尾灯控制器).docVIP

课题1 简易数字秒表 课题说明： 在体育比赛、时间准确测量等场合通常要求计时精度到1%秒（即10 ms）甚至更高的计时装置，数字秒表是一种精确的计时仪表，可以担当此任。本课题的设计任务设计一个以数字方式显示的计时器，即数字秒表。 设计内容： 数字秒表需求分析，信号及属性定义； 电路原理设计、分析、参数计算，画出电路原理图； 电路安装与实验测试。 设计要求： 量程99.99 S，计时精度1%秒，计时结果动态显示，十进制格式； 设置启动、清除信号，清除信号使输出结果，使电路复位到初始状态； 设置暂停、停止信号，暂停、停止时均保持当前结果，直到清除信号有效时止； 总体设计思路： 数字秒表由4个部分组成：精确的时钟源、十进制计数器、译码器、七段码或液晶显示电路。 时钟源产生符合精度要求的基准时钟，本设计中取10毫秒即可。十进制计数器需要4个，分别对应4个十进制位，输出为BCD码。若采用七段码显示器则译码器完成BCD到七段码的译码，由4位显示电路动态显示结果。 综上所述，数字秒表应具有以下结构（如图所示）： 四 无 图1 数字秒表总体框图 具体电路设计： （1）基本计时功能 图2 基本计时电路 由5片74ls90芯片构成分频、计数电路， 第一个74ls90用来将实验箱上的1kHz基准时钟脉冲十分频得到100Hz时钟脉冲，从而达到题目要求的测量精度1%秒，后四个74ls90级联后用来计数，逢十进一，共有四位，故该秒表最大量程为99.99秒。由于实验箱上译码驱动电路和七段码显示器已经连在一起,故只需将74ls90正确级联即可。 （2）启动、暂停功能 图3 启动、暂停电路 只要能控制基准时钟脉冲的加入就能实现秒表的启动和暂停，故可选用与门，将一个开关与基准时钟脉冲相与。当开关接高电平时，脉冲加入，正常计数，秒表工作；当开关接低电平（地）时，脉冲截止，停止计数，秒表暂停。 （3）清零功能 图4 清零电路 由于74ls90有置零端，故实现秒表清零功能比较简单，只需将四个计数用74ls90的置零端连在一起，由一个开关统一控制即可。因为74ls90的置零端是高电平有效，所以当开关接高电平时，计数器清零，也就是秒表清零。 （4）自动停止功能 图5 自动停止电路 考虑到该秒表的最大量程为99.99秒，当计时到99.99秒时计数器会重新计数，也即秒表会从00.00秒开始自动重新计时，这有违正常的秒表功能，故到99.99秒时应该停止计时，并维持在99.99秒的读数不变，直到人工清零并重新开始计时。 为了实现这一功能，首先要确定到达99.99秒状态时的特征，可以发现只有99.99秒时四个计数用74ls90的Q3和Q0端才同时输出高电平，因为9的二进制数是1001。将四个74ls90的Q3和Q0端相与非，再同基准时钟脉冲相与，就能在到了99.99秒时截断时钟脉冲，从而使秒表停止计时。因为只有99.99秒时与非的结果为低电平，而其他任意时刻均为高电平。 所用元器件： 74ls90五个，74ls08一个，74ls10一个，74ls20一个，74ls04一个 其中核心元器件是74ls90，下面重点介绍其构成及功能。 将CKB与Q0相连，时钟脉冲从CKA输入，构成8421BCD码十进制计数器。74ls90有两个清零端R0(1)、R0(2)和两个置九端R9(1)、R9(2)。该设计中仅用其清零功能。 表1 74ls90功能表 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 X 1 1 X 0 X X 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 0 X 计数 秒表总体逻辑电路图： 图6 数字秒表的主体逻辑电路图 逻辑开关A接地，逻辑开关B接高电位时，数字秒表开始计时；逻辑开关B接地时，实现暂停功能；逻辑开关A接高电位时，实现清零功能。 设计心得： 通过对数字秒表的设计，我从其中学习到了很多东西。当我们拿到一个课题时，一定要先仔细分析要求，然后做出总体设计方案，再进一步细化各单元电路，最后将整个电路组合在一起，画出最终的逻辑电路图。接下来在实验箱上布线时要有足够的耐心，找准芯片的每个脚，连线不宜过快，否则很容易越连越乱，不得不返工重做。 课题2 汽车尾灯控制器 课题说明： 汽车通常用尾灯来指示当前的运行状态，如左转弯、右转弯、紧