秒表设计报告.doc

课程设计名称:秒表设计 学 院: 物理与电气工程学院 专 业: 10级电子信息科学与技术 班 级: 一班 姓 名: 叶生波、王奇、程扬帆、程浩 指导教师: 夏强胜 日 期: 2012年11月2日 摘要 随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。人们对它的认识也逐步加深。在秒表的设计上功能不断完善，在时间的设计上不断的精确，人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。电子秒表广泛应用于对运动物体的速度、加速度的测量实验，还可用来验证牛顿第二定律、机械能守恒等物理实验，同时也适用于对时间测量精度要求较高的场合，如测定短时间间隔的仪表。秒表有机械秒表和电子秒表两类。机械秒表与机械手表相仿，但具有制动装置，可精确至百分之一秒；电子秒表用微型电池作能源，电子元件测量显示，可精确至千分之一秒，广泛应用于科学研究、体育运动及国防等方面。目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信等各个领域。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电路课题设计的进行使我们有了这个非常好的机会。本设计就是利用所学到的电子元器件将脉冲源用数码管显示出来以制成简易的数字秒表。 该数字计数系统的逻辑结构较简单，是由控制电路，复位电路，0.01秒脉冲发生器，译码显示电路构成的。利用555构建多谐振荡器，产生频率为100Hz的时钟脉冲。结合74LS160的功能利用J1和J2两个功能开关实现秒表的计数、暂停、清零功能。 关键词 计数器，译码器，显示器，555定时器构成的多谐振荡器 1.电子秒表的基本组成和工作原理： 电子秒表电路的基本组成框图如图1 所示，它主要由多谐振荡器、计数器、译码器和数码显示器4个部分组成。 本计时器由时钟脉冲发生电路、加计数器电路、译码电路和数码管显示器几大部分构成。利用555构建多谐振荡器，产生频率为100Hz的时钟脉冲，以满足精确到0.01s的课题要求。加计数器构成计时器的秒位和毫秒位。除秒位采取60进制，其余采取100进制故选用74LS160。显示部分用译码器配合数码管构成。结合74LS160的功能利用多个功能开关实现秒表的计数、暂停、清零功能。 2.电路模块设计 2.1 0.1s信号源设计 通过利用555集成定时器，构成2/3占空比的多谐振荡器，来产生周期为0.1s的矩形方波。 555定时器引脚及功能表 图2：555引脚图 图3：555定时器电路框图 1脚（GND）为接地端； 2脚（TR）为低电平时有效，且1/3UDD输出端为1； 3脚（OUT）为输出端； 4脚（R）为复位端； 5脚（CO）为控制电压输入端； 6脚（TH）为阈值端，是高电平触发端； 7脚（D）为放电端； 8脚（UCC）为电源端 表1：555定时器功能表 当TH高触发端6脚加入的电平大于2/3UDD ，TL低触发端2脚的电平大于1/3UDD 时，比较器A1输出高电平，比较器A2输出低电平，触发器置“0”，放电管饱和，7脚为低电平。 当TH高触发端加入的电平小于2/3UDD ，TL低触发端的电平大1/3UDD 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。 当TH高触发端6脚加入的电平小于2/3UDD，TL低触发端的电平小1/3UDD时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置“1”，输出高电平，放电管截止，7脚为高电平。因7脚为集电极开路输出，所以工作时应有外接上拉电阻，故7脚为高电平。 当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时，电路的输出将保持最后一行的状态，即输出为高电平，7脚高电平。只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时，电路输出的状态才发生变化，即输出为低电平，7脚为低电平。 由电路框图和功能表可以得出如下结论： 1．555定时器有两个阈值，分别是1/3UDD和2/3UDD。 2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接 有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。 3．输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为 。 4．输出与触发输入反相。 2.1.2 用555定时器构成多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需外加触发便能产生矩形脉冲 图4：多谐振荡器 我们用555定时器构成多谐振荡器的原理很简单,只要将施