沈阳工业大学数字秒表设计课件.ppt

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1、数字电子秒表设计设计要求：电子秒表一、任务制作一精度为百分之一秒的电子秒表二、要求（1）基本要求①在0—99秒内计时；②有3个按键，GO-开始按键；STOP-停止按键；CLEAR-清零按键；③显示到百分之一秒，即精度：百分之一秒。（2）所需电源自定（不可用现成的直流稳压电源）。2．发挥部分（1）加按键音；能存储三个时间，可回读；（2）实用功能的扩展。一、电子秒表结构设计与设计方案充分运用芯片74LS90的逻辑功能，用四片74LS90芯片实现秒表示00：00—99：99秒。利用集成与非门构成的基本RS触发器（低电平直接

2、触发）实现电路的直接置位、复位功能。利用555定时器构成的多谐振荡器为电路提供脉冲源以驱动电路工作。利用4511芯片与共阴极七段显示器，实现译码显示器功能，显示时间。利用D触发器，实现电路的存储功能。利用74LS194芯片的逻辑功能，实现移位读数功能。总电路图如图1.1所示图1.1二、电路分析2.1秒表的设计思路按功能可以分成六个单元电路进行分析，由时钟脉冲发生器、计算器、存储器、选择器译码器和数码管组成。用四个LED数码管显示“秒表”，显示时间为00：00-99：99秒，每厘秒自动加一。设计控制电路，使秒表启动、停

3、止、复位。找存储元件，存数据。用移位存储器实现选择操作。框图如2.1所示。图2.12.2脉冲源的设计振荡器是电子秒表的核心，振荡器产生脉冲。振荡器的频率精度决定了电子秒表计时的准确程度，通常选用石英晶体构成的振荡器。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。图2.2.1555逻辑电路图和引脚图（一）555定时器的电路结构及其功能图2.2.1为555定时器的内部逻辑电路和外引脚图，从结构上看，555电路由2个比较器、1个基本RS触发器、1个反相缓冲器、1个集电极开路的放电晶体管和3个5kΩ电阻组成分压器组成。（二）55

4、5定时器的逻辑功能图2.2.2多谐振荡器电路图2.2.3多谐振荡器的工作波形接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。电容器C放电所需时间为：(1)当放电结束时，T截止，Vcc将通过R2、Rp、R1向电容C充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3，所需时间为：（2）当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波，电路的工作波形如

5、上图3.2.2所示，其振荡周期为：（3）f=1/T=100Hz（4）输出方波占空比为：（5）脉冲源电路的职能是为秒表提供脉冲源以驱动芯片74LS90工作。2.3电路直接置位、复位功能的设计电路的直接置位、复位功能利用集成与非门构成的基本RS触发器实现，属于低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。如图2.3所示。图2.3由基本RS触发器构成的具有直接置位、复位功能的逻辑电路它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门的输入控制信号，控制脉冲源CP的放行与禁止。按动按钮开关K2（接地），则门1输出＝

6、1；门2输出Q＝0，K2复位后Q、状态保持不变。再按动按钮开关K1,则Q由0变为1，门5开启,为计数器启动作好准备。由1变0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2.4计数及译码显示功能设计计数器是一个用以实现计数功能的时序部件,它不仅可用来计脉冲数,还常用作数字系统的定时,分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能.计数器种类很多.按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分,有同步计数器和异步计数器.根据计数制的不同,分为二进制计数器,十进制计数器和任意进

7、制计数器.根据计数的增减趋势,又分为加法,减法和可逆计数器.还有可预置数和可编程序功能计数器等等。74LS90是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。图2.4.174LS90引脚排列图2.4.274LS90真值表计数功能主要利用二—五—十进制加法计数器74LS90来实现。因要求电子秒表显示时间为00：00—99：99秒，因此需四片74LS90芯片，其与译码显示单元的相应输入端连接，可显示00：00—99:99秒。图2.4.1为74LS90引脚排列。通过不同的连接方

8、式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下：(1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。(2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、Q