电子秒表的设计与制作

On the evening of July 24, 2021
5.5 计数器
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2位电子秒表第一位显示单位为0.1秒，第二 位显示单位为秒，均为逢十进一，需两个 十进制计数器，为遵循元器件种类最少原 则，同样采用74LS90，根据真值表组成十 进制计数电路如图所示。
C2为滤波电容，取0.01µF。
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5.2 0.1秒脉冲发生器
五进制计数器对多谐振荡器产生的20ms脉 冲计数，输出5X20ms=0.1秒脉冲，采用二 -五-十进制计数器74LS90，按五进制计数 器接线对多谐振荡器输出的20ms脉冲计数， 由于该芯片无进位端，计够5个数时Q3=1， 计第6个数时Q2清零，故用Q3作为进位端， 输出0.1秒脉冲。
b）设计两个按钮，控制启动和停止操作。 也可设计单按钮，按一下启动，再按一下 停止。
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2 任务
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a）方案选择与论证。方案的原理框图，单元电路设 计与计算说明，元器件选择和电路参数计算说明， 画出总体电路图。
译码选用74LS48，配合共阴极七段数码显 示，计数显示译码器输入直与计数器输出 相连，原理电路如图所示。
a bcdefg
74LS48
D3D2D1D0 LTRBORBI
LED（2）
+5V
a bcdefg
74LS48
LTRBORBI D3D2D1D0
LED（1）
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至译码显示
至译码显示
Q3 Q2 Q1 Q0
74LS90
Cp0 Cp1
R02 R01 S02 S01
Q3 Q2 Q1 Q0
74LS90
Cp0 Cp1
R02 R01 S02 S01
0.1s脉冲
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复位脉冲
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5.6 译码及显示
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4 总体方案设计
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5 单元设计
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5.1 多谐振荡器
采用555时基电路组成多谐振荡器，产生 50Hz的脉冲信号，周期为20ms。
VCC
W
84
7
R1
6 555 3 Vo
R2
2
51
C1
C2
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参数计算：振荡周期T=20ms=0.02s
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计算公式：T=0.7(R1+2R2)C 占空比q= （R1+R2）/（R1+2R2）， 取C=0.33µF，
b）利用Multisim等仿真软件，进行仿真分析。
c）利用Protel99、Altium Designer等软件画出原理 图、印制电路板 （pcb）图。
d）电路安装（面包板）、调试。
e）写课程设计报告。
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3、时间安排
• a）电路设计1 3天。 • b）电路安装1天。 • c）调试1天。 • d）课程设计报告13天。
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20ms脉冲 复位脉冲
Q3 Q2 Q1 Q0
Cp0 Cp1
74LS90
R02 R01 S02 S01
0.1s脉冲
图3 0.1秒脉冲发生器
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电子秒表的设计与制作
It is applicable to work report, lecture and teaching
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电子秒表的设计与制作
张长命 38112348
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目的
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利用数电课程中学习的单元逻辑电路和逻辑 门，设计电子秒表，了解计数器、显示器、 译码器、触发器、单稳电路、多谐振荡器 的原理及应用，熟悉仪器设计、安装、调 试的基本方法和步骤。
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1 设计要求
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a）利用逻辑电路设计两位电子秒表，实现 9.9秒计时。
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• 根据以上分析，采用微分电路将清零信号 下跳沿转换成微分脉冲，其幅度应大于门 电路的阈值电压VT。再由单稳触发器将微 分脉冲转换成宽度满足要求的复位脉冲。
• 74LS90的功能表可知，R端为高电平时复 位，低电平时计数。因此，用非门将V01反 相输出V0，送至74LS90的R端，清零后保 持计数状态。
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5.4 复位电路
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由RS触发器输出的清零信号是低电平信号， 而计数器需在启动时复位，启动后输入脉 冲时计数，因此需将复位电平转换成复位 脉冲，其宽度既能满足计数器复位的需要， 又低于计数脉冲周期，保证启动后准确计 数。计数值在停止计数时应保持，因此又 要求停止计数时不清零。
0.7(R1+2R2)x0.33x10-6=20x10-3
R1+2R2=20x103/0.7x0.33=86.58x103
取占空比q=3/4， R1=2R2
R2=86.58x103/4=21.645K
取标称值R2=20K
R1=86.58K-40K=46.58K
考虑到元器件的误差，R1用一个固定电阻和 一个电位器代替，对振荡周期进行微调。R1取标 称值39K，电位器取10K。
清零脉冲
5.3 启动/停止电路
停止
Q
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3K
3K
VCC
20ms脉冲 启动
设置两个按键，分别控制电子秒表的启动或 停止。由与非门组成基本RS触发器，两按键 分别控制R、S端，使触发器复位或置位。采 用置位启动方式，Q端控制门开关，为高电 平时打开门输出计数脉冲，开始计数。低电 平时关闭门，禁止计数脉冲输出。启动计数 时应同步清空计数器，因此，采用Q输出清 零脉冲。
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Q
VCC
Q V01
V0
VI1
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停止 启动
1.5K
VI2
VI1 510P
VI2
1K
4700P 470Ω
V01
V0
输出脉冲宽度应远小于计数脉冲，选C=4700P，R=470Ω, tw=0.85RC=0.85x470x4700X10-12=1.88µs,远小于20ms的脉冲 宽度，不影响计数。 单稳触发器用窄脉冲触发，要求触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度， 采用微分电路，既要保证微分脉冲足够窄，又要保证稳态时门输 入为高电平。 选择分压电阻为1.5K和1K，分压VI2=5x1K/(1.5K+1K)=2V，大于 高电平最小值1.8V，满足稳态时门输入为高电平。设清零信号高 电平为3.6V，稳态时电容C上电压值VC=1.6V，清零信号变为低 电平0.3V时，选微分电容510P，充电时间常数1.5Kx510x10-12。