数字式秒表_包括仿真_报告_各个模块的设计

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1、数字式秒表课程设计任务及要求1.设计并制作一个数字式秒表2.主要单元电路参数计算和元器件选择；3.画出总体电路图；4.借助仿真软件在计算机上进行仿真试验；5.仿真成功后，在插线板上连接设计的电路并进行调试和测试；6.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

2、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、工作原理及心得体会完整的呈现出来。1、方案论证及选择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计

3、数电路由三个异步清零的74LS160计数器，一个与非门组成。六十进制计数器：对分和秒进行计数；六进制计数器：分别对秒十位分十位进行计数；十进制计数：分别对秒个位和分个位进行计数；扫描显示译码器：完成对7字段数码管显示的控制；3片74LS160通过进位端级联组成模1000的计数器，其中低位的两片U2.U3构成一百进制，由与非门锁定最高位U1在0000~0110，构成六进制，这样就组成10*10*6的600进制计数器，信号作为计数时钟接到三个时钟端，使计数器对信号脉冲进行计数。1.3方案2计数电路由三个同步置数的74LS160计数器

4、，一个与非门组成。此方案与方案1电路的不同处是与非门的输出接三个计数器的异步清零端，采用并行置数。计数从高位到低位依次为6、0、0。其中600是过渡状态，显示器上只存在个很短时间，几乎无显示，所以计数从000到599，然而输入的是0.1秒的脉冲，所以计数是从00.0到59.9同时，把秒脉冲接到三个计数器的时钟端，控制技术器在高脉冲是计数，下降沿锁存计数结果，以便输出显示，低电平时清零计数器，以便下一个秒脉冲重新开始计数。数字式秒表系统图直流电源时钟脉冲电路计数电路计数控制电路锁存译码电路数码显示电路备注：（1）图中直流电源的变压

5、器为220V变9V的。（2）图中的时钟电路由输出脉冲占空比为2/3的NE555定时器组成。（3）计数电路由三个74LS160组成。（4）锁存译码电路由三个CD4511组成。（5）数码显示电路由三个共阴极七段数码显示器，和若干电阻组成。1.4方案选择：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。2、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

6、。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和精度。由于555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活且电路结构简单计算简单。因此在本电路中采用NE555定时器构成的多谐振荡器作为振荡源，用来产生10HZ的脉冲信号。2.1.1电路原理图设计2.1.2元器件选择及参数计算555定时器的频率和占空比尤其外部所接的电阻和电容共同决定，因此只要选择好电容和电阻的参数就能够产生所需频率的脉冲。频率：f=1.

7、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

8、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