数字式秒表的课程设计定稿.docVIP

数字式秒表 课程设计任务 1．主要单元电路参数计算和元器件选择； 2．画出总体电路图； 3．借助仿真软件在计算机上进行仿真试验； 4. 仿真成功后，在插线板上连接好设计的电路并进行调试和测试； 5. 最终实现秒表的计时、停止、复位功能。 前言 本次课程设计所要实现的三位数字式秒表是电子通信类专业实验环节中最基本的一项设计性实验，也是学生们必须熟练掌握的一项基本技能之一。数字秒表是采用数字电路实现对分、秒、毫秒进行控制的数字显示计时装置，广泛用于体育比赛中，有很高的实用价值。该数字计数系统由直流电源、计数电路、0.1秒脉冲发生电路、计数控制电路、锁存译码及数码显示电路组成。其中核心的部分为0.1秒脉冲发生器、计数、译码及显示电路部分，而其它部分是为了使电子秒表功能更加完善而采取的附加控制部分。 本设计报告由内容摘要、设计目的、设计要求、方案论证、单元电路设计、电路图及电路工作原理、组装调试、设计成果评价、课程设计心得体会、参考文献和元器件清单十一大部分组成，力求将整个系统的设计过程、工作原理、以及心得体会完整的呈现出来。 一、方案论证选择 1.1整体电路构思：利用已学的数模电知识进行单元电路的设计，再将各个单元电路进行级联成为整体电路图。 1.2方案1 用专用集成电路设计的秒表电路，应用时钟芯片驱动6位七段发光二极管显示时间。方案2 由基本数字逻辑单元进行设计,它由振荡器产生一定频率的方波脉冲，之后由分频器对方波脉冲进行分频，以达到设计电路所需的频率脉冲，进行计数，最后由译码器译 备注：（1）图中直流电源的变压器220V变V的。 共阴极七段码器， 1.4方案的选择：方案二与已学的数模电知识联系比较紧密，有较好的知识基础，能够将所学知识与实践联系起来，而且电路设计能够模块化，实现也比较简单，所需器件实验室也能够满足，因此最终选择方案二实现本次课程设计。 二、单元电路设计 2.1信号发生器的设计 数字式秒表由振荡器，分频器，计数器，译码器和显示电路所组成。振荡器产生的毫秒信号输入计数进行计数，并把累计结果以分，秒，毫秒的形式表示显示出来。振荡器是整个秒表的核心，它产生一个频率标准，其精度和稳定度基本决定了秒表的计时准确性。在电路中采用作为振荡源，f=1.43/(R1+2R2)C=10Hz，产生10Hz频率 占空比：q=r1/(r1+2r2)=2/3 所以，电容C1=0.01u，C2=10u定值电阻R=4.7K，可变电阻R=1K,设计中可用两个4.8K的电阻代替。端口3为脉冲发生器的输出端口。 2.2控制电路的设计 控制电路是完善整个系统电路的必不可少的模块。核心器件采用7476JK触发器。采用J1、J2、Q2这几个端实现相关的控制功能。将J1接至信号发生器的复位端，当为高电平时产生脉冲信号，当为低电平是封锁脉冲信号使计数器不能计数，以实现暂停功能。J2接至计数器的清零端，当为高电平时计数器正常工作，为低电平时计时器清零，以实现清零功能。Q2接至CD4511的控制端，当为高电平时显示译码数据，为低电平时锁存显示，但计数器仍正常工作，这样就实现了固显功能。 2.3直流电源的设计 其电路图如图所示 直流电压源的输入为220V交流电因此采用变压器直接变压的方法，使输出为9V的交流电，再利用整流桥将交流电变为直流电压，之后用2200u和0.047u并联网络作为滤波电路,为了是输出电压稳定采用7805作伪稳压电路，为后面的电路提供稳定的5V直流电压。 2.4译码显示电路的设计 译码器部分由三片CD4511构成。将秒计时器74LS160的四个输出端QA、QB、QC、QD分别对应接至译码器CD4511的输入端，译码后的事故初段接至共阴极7段数码管的a~g端，就可以显示0~9十进制数字。毫秒和十秒位同理。这样就构成一个完整的译码显示电路。 2.5计数电路的设计 计数器部分采用三片74ls160串行的方式构成。74ls160是十进制的计数器，具有置数、清零的功能。EP、ET是使能端，为高电平有效。将低位的输出信号接至高位的使能端，将最高位芯片通过与非门产生进位清零信号，从而达到整体回零的目的。从而构成完整的计数单元。 三、电路仿真分析 各单元电路和系统电路设计好之后就要进行仿真了。仿真是利用专业的软件模拟电路的运行结果，是检验电路设计是否正确能否工作的快捷有效的方法。我们仿真时用的是Proteus7.0，它是专业的电子电路仿真软件。具有强大的库功能，可以在里面找到各种型号的电子元器件。并且具有各种模拟测试仪器，如电压表、示波器、各种型号的电源等。因此可以对电路进行参数的测量。使用十分方便。 3.1电路的仿真 信号源的仿真图及测试结果： 计数及译码显示部分的仿真结果： 3.2整体电路图初稿 四、电路的装调和分析 4.1电路的安装和调试 在领到器件并按照功