数字式秒表课程设计毕业设计论文

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1、课程设计报告题目：数字式秒表学院：电气学院专业：自动化班级：姓名：学号：指导老师：2015年6月29日目录摘要第一章系统概述1.1数字式秒表的设计要求与分析1.2设计方案论证1.3总体设计方案框图及分析第二章单元电路的设计与分析2.1基准脉冲的获取2.2控制电路的选择2.3计数、译码、显示单元的设计第三章整体电路图3.1总体电路图3.2各部分工作原理第四章体会与收获4.1遇到的问题及解决方案4.2心得体会参考文献元器件明细表摘要本次的设计任务是一个数字秒表，而秒表与普通的钟表不同，它的目的是对从某一时刻到另一时刻的时间间隔进行计时。在翻阅相关资料后，我

2、们把秒表的设计分成了三大部分：基准脉冲产生部分；控制部分和计数、译码、显示部分。基准脉冲产生部分由石英振荡器和由计数器组成的分频器构成。在石英振荡器中，石英晶体的固有频率是1MHz，即振荡器的输出为1MHz的矩形脉冲。而分频器将1MHz分频为100Hz的基准脉冲。控制部分可由基本RS触发器和相应的开关组成。计数、译码、显示部分中，将使用同步四位二进制加法计数器74LS161来计数。74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。第一章1.1数字式秒表的设计要求与分析设计要求如下：秒表的最大计时值为99分59.99秒；6位

3、数码管显示，分辨率为0.01秒具有清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能；首先，秒表的分辨率为0.01秒，故要获得频率为100Hz的基准毫秒脉冲；其次，分、毫秒计数器为100进制计数器，秒计数器为60进制计数器；最后，用一个控制键实现秒表的暂停/继续计数功能，用另一个控制健实现秒表的清零/启动功能。分别实现以上模块功能，即可设计出符合要求的数字秒表。1.2设计方案论证11即为数字式秒表，那么必须有数字显示。按设计要求，须用数码管来做显示器。题目要求最大记数值为99分59.99秒，那则需要六个数码管。要求计数分辨率为0.01秒，那么我们需要相应频率的信

4、号发生器。选择信号发生器时，有两种方案：一种是用晶体震荡器，另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。秒表核心部分使用六个74161计数器采用串联方式构成，这种连接方式简单，使用元器件数量少。本次设计采用的是555构成的多谐振荡器，成本低，操作简便。1.3总体设计方案框图及分析通过以上的分析，查阅相关资料后，得数字式秒表的原理方框图如图1-3所示。如图1-3数字式秒表原理图本电路由启动、清零复位电路、多谐振荡电路、分频计数电路、译码显示电路等组成，整体上是按照基准脉冲产生部分，控制部分和计数、译码、显示部分这三大部分来设计的。第

5、二章单元电路的设计与分析2.1基准脉冲的获取1.方案一：由555构成多谐振荡器⑴555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，它的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，输出驱动电流大约为200mA，因而它的输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路框图和外引脚排列R如图1.2所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联

6、电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。11如图2-1555多谐振荡器注明：6脚为THR，触发器输入端，低电平有效。2脚为TRI，阀值输入端，高电平有效。4脚为RST，总复位端，低电平有效。7脚为DIS，放电端。5脚为CON，控制端。1脚接地，8脚接电源。3脚为输出端。TD为内部三极管。由555定时器构成的多谐振荡器如图2-2（a）所示，图1.3(b)为其工作波形。如图2-2555振荡器及波形矩形波的振荡周期T=T1+T2=㏑2（R1+2R2）C»在调试电路时，调节电位器RP，使输出脉冲周期为0.01

7、s，即可获得所需的基准脉冲。仿真图如图2-3基准仿真图2．方案二：由石英晶体构成的多谐振荡器在对频率的稳定性要求较高的电路中，应采用频率稳定性很高的石英晶体振荡器，图2-4给出了两种常见的石英晶体振荡电路。11如图2-4晶体振荡器石英晶体振荡电路的谐振频率由石英晶体的固有频率决定，故图1.4中的两电路输出的波形的振荡频率均为1MKz，电路中其它元器件对输出波形频率的影响极为有限。只是石英晶体振荡器产生的频率很高，要得到基准毫秒脉冲，还需要用分频电路。振荡器输出1MKz信号，为了得到100Hz的振荡脉冲，可以进行10000分之一的分频。3.两种方案的比较

8、与选择石英晶体振荡器成本高，需要元器件多，电路比较复杂而用555多谐振荡器结构简单，成本低，易