数字式电子秒表设计

1设计目的

电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子

技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：

1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。

2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知

识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调

试。

3、进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。

4、培养学生的创新能力。

2设计要求

1.秒表由2位七段LED显示器显示，其中1位显示“ s” ,二位显示“ 0.1s ”，显示分

辩率为0.1 s;

2.计时最大值为9.9s;

3.计时误差不得超过1s;

具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；

4.主要单元电路和元器件参数计算、选择；

5.画出总体电路图；

6.安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电

路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。

7.调试电路

8.电路性能指标测试

9.提交格式上符合要求，内容完整的设计报告

3总体设计

3.1工作流程图

图1工作流程图

图1中1单元为用集成与非门74LS00构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器，有直接置位,复位的功能。

图1中2单元为集成与非门74LS00构成的单稳态触发器，它的职能是为计数器提供清零信号。

图1中555定时器构成了多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。

图1中4单元74LS160构成的计数器/分频器

图1中5单元译码显示单元

3.2原理图：

图1为电子秒表的原理图，按功能可分为5个单元电路进行分析。

其中单元1为基本RS触发器；

单元2为单稳态触发器；

单元3为时钟发生器；

单元4为计数器和分频器；

单元5为译码显示单元。

图2原理电路图

本电路中使用两个基本RS触发器提供置位、复位、和清零信号，555定时器提供时钟脉冲信号，三块74LS160作为译码/分频单元，有效、简洁地完成了秒表所具备的所有功能（清零、启动计时、暂停计时及继续计时）。

4单元电路设计

4.1基本RS触发器

图中单元1为用集成与非门74LS00构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器，有直接置位，复位的功能

逻辑符号

基本RS 触发器电路图

基本RS 触发器功能表：

表

1

基本R S

触发器功能表

R S Q 1 0 1 0 1 0

1 1 「

保持 0

不确定

它的一路输出Q 作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q 作为与非门5的输 入控制信号。

按动开关错误！未找到引用源。，则门1输出Q 非为1;门2输出Q 为0； 错误！未找到引用源。复位后Q 、Q 非状态保持不变。再按动 错误！未找到引用 源。，则Q 由0变为1,门5开启，为计数器启动作好准备。Q 非由1变为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。

图3 74LS00引脚及内部结构表

4.2时钟发生器

冋冋冋冋冋冋込

74LSOO

1 2 3 4 5

可門

GND

Voz

14

戸 11 io g

L

L A

-J 1

2

3 4

5

山

GND

555定时器构成了多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。

调节电位器错误！未找到引用源。，使在555输出端3获得频率为10—15Hz 的矩形波信号，当基本RS触发器Q为1时，门5开启，此时脉冲信号通过门5 作为计数脉冲加于计数器的计数输入端CR图4为555定时器管脚分布图。

图4 555引脚图

4.3计数器及分频器

74LS161构成的计数/分频器，其中计数器1作为十分频器，对555输出的矩形波信

号进行十分频，得到的信号，即在其进位输出端取得周期为0.1s的矩

形脉冲信号，作为计数器2的时钟输入信号。同时计数器2的时钟输入信号又经过十分频得到周期为1s的矩形脉冲信号，作为计数器3的时钟输入信号。译码显示单元：本部分由CC4511译码器和七段显示共阴极数码管构成。在其引脚当中A B、

C、D为BCD码输入端，a、b、c、d、e、f、g为译码输出端，输出“ T有效，用来驱动LED 数码管。

4.4元件清单

表2兀件清单表

5调试

5.1基本RS触发器的调试

按动开关错误！未找到引用源。，检查门1输出Q非是否为1,门2输出Q 是否为0,错误！未找到引用源。复位后这两个状态能否保持，再按动开关错误！未找到引用源。，Q是否由0变1, Q非是否由1变0,否则检查卡观和与非门错误！未找到引用源。。

5.2时钟发生器的测试

用示波器观察输出电压波形并测量其频率，调节错误！未找到引用源。，使输出波形频率为10-15HZ，若无波形输出，检查555定时器。

5.3计数、译码、显示单元的测试

测量计数器功能和分频器功能，看输出频率是否为10倍关系，各段测量显

示管的功能是否正常。

5.4整体测试

先按按钮错误！未找到引用源。，此时电子秒表不工作，再按一下错误！未找到引用源。，则计数器清零后变开始计时，观察数码管显示计数情况是否正常。如不需要计时或暂停时，按一下开关错误！未找到引用源。，立即会出现暂停状 ^态O

5.5电子秒表准确度的测试

利用电子钟或手表的计时对电子秒表进行校准，若时间不准，调节错误！未

找到引用源。O

6电路测试及测试结果（测试方法、测试结果、性能分析）