数字秒表课程设计报告
数字秒表课程设计说明书
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1概述1.1课程设计的目的课程设计的目的主要是通过设计环节的实际训练,加深学生对该课程基础知识和基本理论的理解和掌握,培养学生综合运用所学知识的能力,使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与资料以及计算机应用能力等方面得到初步训练,促进学生养成严谨求实的科学态度。
1.2课程设计的技术要求(1)设计一个能测量八名运动员短跑成绩的数字秒表。
要求用四位数码管显示时间,格式为00:00s。
(2)秒表设置九个开关输入(清零开关一个和记录开关八个)。
按下记录开关,将当前计数时间暂存并显示在数码管上。
(3)确定设计方案,按功能模块的划分选择元器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。
2数字秒表的设计与制作2.1设计方案选择本系统主要由555 定时器构成的多谐震荡电路,以74LS90芯片为核心的多功能计数器,以及以74LS48 和LED 共阴极数码管为核心的译码驱动显示电路等组成。
通过555 定 时电路产生一个100HZ 的脉冲信号(其对应最小计时单位0.01S ),在脉冲发生由高电平到低电平变化时驱动低位计数器进行计数,在驱动译码显示的同时,满进制向高位发出进位信号并自身清零。
可以通过外围控制电路实现对秒表的清零和显示暂停等功能。
本设计可以有以下几种常见的设计思路:其一是始终发生电路采用固定频率的晶振实现脉冲信号的产生,在经过分频器实现分频,最终得到100HZ 的信号。
其二是计数电路的设计可以通过74LS92 和74LS160实现,也可以由74LS290 实现,最终确定采用74LS90方案,因为此计数不需要进行置数(除了清零),因此采用74LS90比较简洁。
2.2系统模块组成数字秒表主要由多谐振荡电路、计数电路、寄存电路和译码显示电路组成。
系统组成框图如下图所示:图2.2.1 系统组成框图2.3系统功能要求(1)具有始终秒表系统功能要求显示功能,用四个数码管分别显示秒和分;(2)具有3种功能状态:系统时间运行状态,系统时间至零状态,暂存显示状态,通过输入控制信号可以使系统在这3个状态之间切换,使数码管显示相应状态的时间;(3)秒采用100进制计数,当计数到99时又会恢复为00;百分秒采用100进制计数,当计数到99时,向上进位并恢复00。
西课程设计数字秒表
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西课程设计数字秒表一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字秒表的基本概念,掌握其计时原理。
2. 学生能运用数学知识,解读数字秒表上的时间显示,进行简单的时间计算。
3. 学生了解数字秒表在日常生活和科学实验中的应用。
技能目标:1. 学生能熟练操作数字秒表,进行准确计时。
2. 学生能通过数字秒表进行简单的数据收集和分析,提高实验技能。
3. 学生能运用所学的数字秒表知识,解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对科学实验的兴趣,激发探索精神。
2. 培养学生严谨、细致的科学态度,提高合作意识。
3. 增强学生对时间观念的认识,培养珍惜时间的价值观。
课程性质:本课程为科学实验课,结合数学知识,旨在让学生通过实际操作,掌握数字秒表的使用方法,提高实验技能。
学生特点:六年级学生具备一定的数学基础,对新事物充满好奇,有较强的动手能力,但需引导培养严谨的科学态度。
教学要求:结合学生特点,注重实践操作,强调知识的应用,提高学生的实验技能和解决实际问题的能力。
在教学过程中,关注学生的情感态度,培养合作精神。
通过本课程的学习,使学生达到课程目标所设定的具体学习成果。
二、教学内容1. 数字秒表的基本概念与功能- 介绍数字秒表的组成、工作原理及特点- 学习数字秒表的计时功能,包括启动、停止、计次、分段计时等2. 数字秒表的操作与实践- 指导学生掌握数字秒表的操作方法- 安排实际操作练习,让学生熟练使用数字秒表进行计时3. 时间计算与分析- 结合数学知识,学习数字秒表上的时间显示解读- 进行简单的时间计算,如加减乘除、平均速度等4. 数字秒表在实际应用中的使用- 分析数字秒表在日常生活和科学实验中的应用案例- 设计实践活动,让学生运用数字秒表解决实际问题5. 教学内容的安排与进度- 第一课时:数字秒表的基本概念与功能- 第二课时:数字秒表的操作与实践- 第三课时:时间计算与分析- 第四课时:数字秒表在实际应用中的使用本教学内容依据课程目标,注重科学性和系统性,结合课本章节,安排合理的教学进度。
数字式秒表的课程设计报告
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数字式秒表的课程设计报告目录第一章系统概述------------------------------------------------------------------------------1 1.1系统设计思路与总体方案--------------------------------------------------------------1 1.2总体工作过程-----------------------------------------------------------------------------2 1.3各功能块的划分和组成-----------------------------------------------------------------2 1.4芯片简介-----------------------------------------------------------------------------------2 第二章单元电路的设计和总体分析------------------------------------------------------9 2.1毫秒信号的发生电路--------------------------------------------------------------------9 2.2分、秒、毫秒计数电路-----------------------------------------------------------------10 2.3组合设计-----------------------------------------------------------------------------------12第三章总体电路的设计与安装------------------------------------------------------------15 3.1 PCB电路板的制作----------------------------------------------------------------------15 3.1安装调试的步骤--------------------------------------------------------------------------16 3.2遇到的主要的问题及注意事项--------------------------------------------------------17 第四章总结------------------------------------------------------------------------------------18 附录1元器件明细表------------------------------------------------------------------------19 附录2总原理接线图------------------------------------------------------------------------19 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------20第一章系统概述1.1系统设计思路与总体方案通过对设计要求的分析,应用相关的数字电子电路方面的知识画出原理图,检查无误后,将原理图在EWB中仿真,验证通过无误后,可以考虑使用何种方案来实现设计电路。
数字秒表设计实验报告(一)
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数字秒表设计实验报告(一)数字秒表设计实验报告Introduction•实验目的:设计并实现一个数字秒表•实验时间:2021年10月10日至2021年10月15日•实验对象:本科计算机专业学生•实验设备:计算机、编程软件Experiment Procedure1.寻找合适的编程语言和开发工具2.设计秒表的用户界面3.编写代码实现秒表的计时功能4.测试并调试代码5.完善用户界面,添加重置和暂停功能6.进行性能测试,并分析结果Experimental Findings•选用Python编程语言和PyQt图形库进行开发•按照用户界面设计,实现了秒表的计时功能•通过测试,发现秒表计时准确性较高,误差范围小于0.1秒•添加了重置和暂停功能,提高了秒表的实用性•性能测试表明,在处理大数据量时,秒表的响应速度仍然较快Conclusion通过本次实验,我们成功设计并实现了一个功能完善的数字秒表。
通过合理的编程语言选择和用户界面设计,实验结果表明,我们的秒表具有准确的计时功能、良好的用户体验和较高的性能。
这对于计算机专业学生来说,具有较高的实用价值。
Future Work尽管我们已经取得了较好的实验结果,但仍有一些改进的空间。
在未来的工作中,我们计划:•进一步提高秒表的计时准确性,减小误差范围•探索更多的用户界面设计方案,增加更多便利的功能•优化性能,提高秒表在处理大数据量时的响应速度•结合云服务,实现秒表数据的备份和同步功能Acknowledgements感谢实验组的所有成员共同努力,以及指导老师的支持和指导,使得本次实验取得了圆满成功。
Reference无抱歉,关于数字秒表设计实验报告的文章已经终止。
课程设计报告数字秒表的设计
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目录1 引言 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的内容 (1)2 EDA、VHDL简介 (1)2.1 EDA技术 (1)2.2 硬件描述语言——VHDL (2)3设计过程 (4)3.1 设计规划 (4)3.2 各模块的原理及其程序 (4)3.2.1控制模块 (5)3.2.2时基分频模块 (5)3.2.3计时模块 (6)3.2.4显示模块 (7)4系统仿真 (9)结束语 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)1 引言在科技高度发展的今天,集成电路和计算机应用得到了高速发展。
尤其是计算机应用的发展。
它在人们日常生活已逐渐崭露头角。
大多数电子产品多是由计算机电路组成,如:手机、mp3等。
而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。
各种家用电器多会实现微电脑技术。
电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。
本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。
秒表在很多领域充当一个重要的角色。
在各种比赛中对秒表的精确度要求很高,尤其是一些科学实验。
他们对时间精确度达到了几纳秒级别。
1.1 课程设计的目的本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上,了解EDA技术,对计算机系统中时钟控制系统进一步了解,掌握状态机工作原理,同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。
在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时。
通过对数字秒表的设计,进行理论与实际的结合,提高与计算机有关设计能力,提高分析、解决计算机技术实际问题的能力。
通过课程设计深入理解计算机结构与控制实现的技术,达到课程设计的目标。
1.2 课程设计的内容利用VHDL语言设计基于计算机电路中时钟脉冲原理的数字秒表。
该数字秒表能对0秒~59分59.99秒范围进行计时,显示最长时间是59分59秒。
计时精度达到10ms。
设计了复位开关和启停开关。
复位开关可以在任何情况下使用,使用以后计时器清零,并做好下一次计时的准备。
plc数字秒表课程设计
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plc数字秒表课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解PLC(可编程逻辑控制器)的基本原理及在工业控制中的应用。
2. 掌握PLC数字秒表的编程方法,包括定时器指令的使用和程序结构设计。
3. 学习并掌握数字秒表在实际工程中的运用,理解其计数、计时功能。
技能目标:1. 能够运用所学知识,独立设计并实现一个PLC数字秒表的程序。
2. 通过实践操作,提高动手能力,加强团队协作,培养解决实际问题的能力。
3. 学会使用PLC编程软件进行程序的编写、调试和故障排查。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣,激发学习热情。
2. 增强学生的工程意识,培养严谨、细致的工作态度。
3. 培养学生的创新意识,鼓励探索新知,提高自主学习能力。
课程性质分析:本课程为实践性较强的学科,结合PLC技术在工业控制中的应用,以数字秒表为载体,培养学生的编程技能和工程实践能力。
学生特点分析:学生处于具有一定电子技术和编程基础的高年级阶段,具备一定的自主学习能力和问题解决能力。
教学要求:结合学生特点,以实践为主,注重理论与实践相结合,通过项目驱动的教学方式,使学生在实践中掌握PLC数字秒表的编程和应用。
教学过程中,注重引导学生主动探索,培养学生的创新精神和实践能力。
通过课程目标的实现,为学生的未来职业发展奠定基础。
二、教学内容1. PLC基本原理介绍:包括PLC的组成、工作原理、常用编程语言等,对应教材第一章内容。
2. 定时器指令学习:详细讲解定时器的类型、功能、编程方法,对应教材第二章第二节。
- 定时器的分类和使用方法- 定时器指令在PLC程序中的应用实例3. PLC数字秒表程序设计:- 程序设计思路和方法,对应教材第三章第一节- 实践操作:设计并实现一个数字秒表程序,包括启动、停止、复位功能4. PLC编程软件的使用:- 编程软件的基本操作,对应教材第四章第一节- 程序的编写、调试和故障排查方法5. 实践项目:以小组形式完成一个PLC数字秒表的制作,包括硬件连接、程序编写和调试,整合前述章节内容。
数字电路课程设计报告数字秒表
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数字电路课程设计报告——数字秒表一、设计任务与技术指标:设计数字秒表,以实现暂停、清零、存储等功能。
设计精度为0.01秒。
二、设计使用器件:74LS00 多片74163 4片4511 4片NE555 1片二极管1枚LED 共阴极七段译码器 4 个导线、电阻若干三、数字秒表的构成:利用555 设计一个多谐振荡器,其产生的毫秒脉冲触发74LS163计数,计时部分的计数器由0.01s 位、0.1s 位、s 个位、和s 十位共四个计数器组成,最后通过CD4511 译码在数码管上显示输出。
由“启动和停止电路”控制启动和停止秒表。
由“接地”控制四个计数器的清零。
图1 电子秒表的组成框图四、实现功能及功能特点:(1)、在接通电源后秒表显示00:00,当接通计时开关时秒表开始计时。
(2)、清零可在计时条件下也可在暂停条件下进行。
(3)、解决了在使用163清零端和保持端时由于163默认的清零端优先级高于保持端造成的0.01秒位上无法保持到0.09的技术问题。
(4)、增加了数据溢出功能,由于是4位秒表,最多计到一分钟,当秒表到达一分钟时,秒表自动暂停显示在60:00秒处,此时二极管发亮,起警示灯作用。
清零后则可继续计时。
(5)、由于条件有限,我们自己用导线制作了电源、清零、暂停等开关以减少导线的拔插造成的面板的不美观。
下图为完整课程设计的实物图:五、课程设计原理:本课程设计由模6000计数器和其控制电路组成,模6000计数器功能由同步加法计数器74163和与非门74LS00组成。
74163的功能及用法:74163同步加法计数器具有以下功能:(1)、同步清零功能。
当清零端输入低电平,还必须有时钟脉冲CP的上升沿作用才能使各触发器清零,此过程为同步清零。
(2)、同步并行置数功能。
(3)、同步二进制加计数功能。
(4)、保持功能。
综上所述,74163是具有同步清零、同步置数功能的4位二进制同步计数器。
74163的应用:(1)、构成任意模的计数器将74163与少量门电路结合可构成任意模计数器。
EDA课程设计--数字秒表设计
![EDA课程设计--数字秒表设计](https://img.taocdn.com/s3/m/8c3cb48e50e79b89680203d8ce2f0066f5336430.png)
电子课程设计—数字秒表的设计数字秒表的设计数字秒表的设计一、设计任务与要求1、数字秒表的计时范围是0秒~59分59.99秒,显示的最长时间为59分59秒。
秒。
2 2、数字秒表的计时精度是、数字秒表的计时精度是10ms 10ms。
3 3、、复位开关可以在任何情况下使用,复位开关可以在任何情况下使用,即便在计时过程中,即便在计时过程中,即便在计时过程中,只要按一下复位只要按一下复位开关,计时器就清零,并做好下次计时的准备。
开关,计时器就清零,并做好下次计时的准备。
4 4、、具有启具有启//停开关,停开关,即按一下启即按一下启即按一下启//停开关,停开关,启动计时器开始计时,启动计时器开始计时,启动计时器开始计时,再按一下再按一下启/停开关则停止计时。
停开关则停止计时。
二、总体框图由频率信号输出端输出频率为100HZ 的时钟信号,输入到微妙模块的时钟端clk ,高/低电平电平频率信号输入输入微妙模块微妙模块秒模块秒模块分模块分模块置数/位选位选显示模块显示模块进位进位微妙模块为100进制的计数器,产生的进位信号co 输入到下一级秒模块的时钟端,以此类推,直到分模块计数到59进60时,产生的进位信号不输出,计数清零。
将微妙、秒、分产生的计数通过置数/位选再通过显示模块实时显示。
设计方案:利用一块芯片完成除时钟源,利用一块芯片完成除时钟源,按键和显示器之外的所有数字电路功按键和显示器之外的所有数字电路功能。
所有数字逻辑功能都在CPLD 器件上用VHDL 语言实现。
这样设计具有体积小,设计周期短,调试方便,故障率地和修改升级容易等特点,本设计采用自顶向下,混合输入方式(原理图输入——顶层文件链接和VHDL 语言输入——各模块程序设计)实现数字秒表的设计,下载和调试。
三、功能模块1.1. 微秒模块微秒模块采用VHDL 语言输入方式,以时钟clk clk,清零信号,清零信号clr 以及暂停信号STOP 为进程敏感变量,程序如下:为进程敏感变量,程序如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity MINSECONDb isport(clk,clrm,stop:in std_logic;----时钟时钟//清零信号清零信号secm1,secm0:out std_logic_vector(3 downto 0);----秒高位秒高位//低位co:out std_logic);------- co:out std_logic);-------输出输出输出//进位信号进位信号 end MINSECONDb;architecture SEC of MINSECONDb is signal clk1,DOUT2:std_logic;beginprocess(clk,clrm)variable cnt1,cnt0:std_logic_vector(3 downto 0);---计数计数 VARIABLE COUNT2 :INTEGER RANGE 0 TO 10 beginIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF COUNT2>=0 AND COUNT2<10 THEN COUNT2:=COUNT2+1; ELSE COUNT2:=0;DOUT2<= NOT DOUT2; END IF; END IF;if clrm='1' then----if clrm='1' then----当当clr 为1时,高低位均为0cnt1:="0000"; cnt0:="0000";elsif clk'event and clk='1' then if stop='1' then cnt0:=cnt0; cnt1:=cnt1; end if;if cnt1="1001" and cnt0="1000" ;then----then----当记数为当记数为9898(实际是经过(实际是经过59个记时脉冲)个记时脉冲) co<='1';----co<='1';----进位进位进位cnt0:="1001";----cnt0:="1001";----低位为低位为9elsif cnt0<"1001" then----elsif cnt0<"1001" then----小于小于9时 cnt0:=cnt0+1;----cnt0:=cnt0+1;----计数计数计数 --elsif cnt0="1001" then --clk1<=not clk1;elsecnt0:="0000";if cnt1<"1001" then----if cnt1<"1001" then----高位小于高位小于9时 cnt1:=cnt1+1; elsecnt1:="0000"; co<='0'; end if; end if; end if;secm1<=cnt1; secm0<=cnt0;end process; end SEC;程序生成器件如图:clk clrm stopsecm1[3..0]secm0[3..0]coMINSECONDbinst3微妙模块生成的器件可以实现带有100进制进位和清零功能,暂停等功能,MINSECONDb 输入为100HZ 脉冲和低电平的清零信号CLR 与暂停信号STOP STOP,输出,输出微妙个位、十位及进位信号CO CO。
数字秒表课程设计及仿真
![数字秒表课程设计及仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/677da62330b765ce0508763231126edb6f1a7697.png)
数字秒表课程设计及仿真一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字秒表的基本原理,掌握其计时功能的工作机制。
2. 学生能描述数字秒表电路的组成,包括时钟电路、触发器、计数器等关键元件。
3. 学生能够运用所学知识,分析并解释数字秒表中时间测量的精度和误差来源。
技能目标:1. 学生能够运用仿真软件设计并搭建一个简单的数字秒表电路模型。
2. 学生通过实际操作,学会设置数字秒表,进行时间的测量和记录,掌握基本的时间计算方法。
3. 学生能够利用仿真工具对数字秒表电路进行调试,解决简单的故障问题。
情感态度价值观目标:1. 学生通过课程学习,培养对电子科技的兴趣,增强对科学探究的热情。
2. 学生能够在小组合作中发展团队协作精神,学会相互尊重和交流分享。
3. 学生通过实际操作和问题解决,培养面对挑战的积极态度和解决实际问题的自信心。
课程性质:本课程属于电子技术实践课程,结合理论教学与实际操作,强调知识的应用与创新。
学生特点:考虑到学生年级特点,课程设计将结合学生的好奇心和动手能力,通过形象直观的仿真实验,激发学生的学习兴趣。
教学要求:教学过程中应注重理论与实践相结合,强调知识的应用和技能的培养,通过课程学习,使学生能将所学知识内化为解决实际问题的能力。
教学评估将基于学生在课程中的具体学习成果进行。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 数字秒表基本原理:介绍数字秒表的计时原理,分析时钟电路、触发器、计数器等关键元件的工作原理。
2. 数字秒表电路组成:详细讲解数字秒表的电路结构,包括时钟电路、控制电路、显示电路等组成部分。
3. 仿真软件应用:教授学生如何使用仿真软件,搭建数字秒表电路模型,并进行调试。
4. 实践操作:指导学生进行数字秒表的设置、时间测量和记录,以及基本的时间计算方法。
5. 故障分析与解决:教授学生如何分析数字秒表电路中的常见故障,并运用所学知识解决问题。
教学内容安排如下:第一课时:数字秒表基本原理及电路组成1. 介绍计时原理和关键元件2. 分析电路结构及工作原理第二课时:仿真软件应用与实践操作1. 搭建数字秒表电路模型2. 进行仿真调试和实际操作第三课时:故障分析与解决1. 分析常见故障及其原因2. 解决实际问题,提高操作技能教学内容与教材关联性:本课程内容紧密联系教材中关于数字电路、计时器等方面的知识,确保学生所学内容的科学性和系统性。
数字秒表课程设计报告
![数字秒表课程设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/c81f50a884254b35eefd348f.png)
目录数字秒表设计实验任务书 (1)一、设计实验目的: (1)二、设计实验说明及要求: (1)三、数字秒表组成及功能: (1)四、系统硬件要求: (1)五、设计内容及步骤: (2)六、硬件实现 (2)实验报告 (2)一、数字秒表顶层设计 (2)二、数字秒表内部设计 (3)1、分频器 (3)2、十进制计数器 (4)3、六进制计数器 (5)4、二十四进制计数器 (7)5、数据选择和数码管选择模块 (8)6、数码管驱动模块: (9)三、数字秒表仿真波形 (11)四、硬件验证 (11)五、实验总结 (11)数字秒表设计实验任务书一、设计实验目的:在MAX+plusII软件平台上,熟练运用VHDL语言,完成数字时钟设计的软件编程、编译、综合、仿真,使用EDA实验箱,实现数字秒表的硬件功能。
二、设计实验说明及要求:1、数字秒表主要由:分频器、扫描显示译码器、一百进制计数器、六十进制计数器(或十进制计数器与6进制计数器)、十二进制计数器(或二十四进制计数器)电路组成。
在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的100H Z 计时脉冲,除此之外,数字秒表需有清零控制端,以及启动控制端、保持保持,以便数字时钟能随意停止及启动。
2、数字秒表显示由时(12或24进制任选)、分(60进制)、秒(60进制)、百分之一秒(一百进制)组成,利用扫描显示译码电路在八个数码管显示。
3、能够完成清零、启动、保持(可以使用键盘或拨码开关置数)功能。
4、时、分、秒、百分之一秒显示准确。
三、数字秒表组成及功能:1、分频率器:用来产生100H Z计时脉冲;2、二十四进制计数器:对时进行计数;3、六进制计数器:分别对秒十位和分十位进行计数;4、十进制计数器:分别对秒个位和分个位进行计数;5、扫描显示译码器:完成对7字段数码管显示的控制;四、系统硬件要求:1、时钟信号为10MHz;2、FPGA芯片型号EPM7128LC84—15、EP1K30TC144—3或EP1K100QC208—3(根据实验箱上FPGA芯片具体选择);3、8个7段扫描共阴级数码显示管;4、按键开关(清零、启动、保持);五、设计内容及步骤:1、根据电路持点,用层次设计概念。
数字秒表设计报告
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吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院微机原理课程设计报告设计题目:数字秒表的设计专业班级:学生姓名:学号:指导教师:设计时间:数字秒表设计报告一、课程设计目的通过该设计,掌握8255并行接口芯片、8253定时计数芯片的使用和数码管的使用,并掌握相应的程序设计和电路设计的技能。
是对8255并行接口芯片章节理论学习的总结和补充,为后续的硬件课程的学习打下基础。
二、课程设计的内容及要求利用8253计数器2和计数器1,实现1Hz信号的产生,然后计数器采用硬件触发选通方式计数,CPU读取计数结果,并转换为读秒计数,并把读秒计数的结果用数码管显示出来(2位)。
三、总体设计方案设计一个利用微机原理与接口技术完成秒表的设计方案, 该方案主要是选择8253A的计数器2与计数器1产生一个1Hz的中断脉冲,其输出端与不可屏蔽中断请求信号端相连接。
利用1.19318MHz脉冲方波输入CLK2,设置CLK2的初值为59659,将CLK2的输出端连接到CLK1,设置CLK1的初值为20,将OUT1连接到8086CPU 的NMI端。
将NMI端有一个低电平信号输入时,8086CPU将产生中断进行秒计数。
8086通过8255A将PA口作为段选信号输出端,将PB口作为片选信号输出端。
图3.1 方案设计框图此方案的核心内容是利用微机原理与接口技术完成秒表的设计方案,该方案主要是选择8253A的计数器2和计数器1进行1s的定时,其输出于OUT1与8086的NMI相连,当定时到1s的时候产生一个中断信号,在中断服务程序进行秒的计数,并送入相应的存储单元;8255的A口接七段数码管的段选信号,B口接七段数码管的位选信号,秒的数值通过对8255的编程可以显示在七段数码管上面。
该方案是利用微机接口技术的典范案例,就可行性而言,也是行之有效的。
四、硬件系统设计8086简介Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器,也能够当作八个8位寄存器来存取,以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。
数字秒表课程设计报告心得
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数字秒表课程设计报告心得一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解数字秒表的基本概念,掌握其工作原理和功能。
2. 学生能够运用数字秒表进行计时,进行时间加减运算,并解决实际问题。
3. 学生了解数字秒表在日常生活和体育竞技中的应用。
技能目标:1. 学生掌握数字秒表的操作方法,包括启动、停止、复位等功能。
2. 学生能够运用数字秒表进行简单的时间测量,提高实际操作能力。
3. 学生能够通过数字秒表进行时间数据分析,提高解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字秒表及相关电子产品的兴趣,激发学习科学技术的热情。
2. 培养学生严谨、细心的实验态度,养成良好的实验习惯。
3. 增强学生的团队协作意识,提高沟通与交流能力。
课程性质分析:本课程为四年级科学课的实验部分,结合数字秒表的实际应用,培养学生动手操作能力和实践探究能力。
学生特点分析:四年级学生具备一定的科学知识和实验技能,对新鲜事物充满好奇,但操作能力和数据分析能力有待提高。
教学要求:1. 注重实践操作,让学生在实际操作中掌握数字秒表的使用方法。
2. 引导学生运用数字秒表进行时间测量,培养学生的实际应用能力。
3. 结合日常生活和体育竞技,提高学生对数字秒表价值的认识。
二、教学内容1. 数字秒表的基本概念与原理:- 介绍数字秒表的结构、工作原理及功能。
- 解释数字秒表的计时单位及精度。
2. 数字秒表的操作与应用:- 演示数字秒表的启动、停止、复位等基本操作。
- 指导学生进行实际操作,如测量短距离跑步、跳远等运动的时间。
3. 时间数据的处理与分析:- 教授如何记录和处理数字秒表测量得到的时间数据。
- 引导学生运用数据分析解决实际问题,如计算平均速度、比较运动成绩等。
4. 数字秒表在生活中的应用:- 讲解数字秒表在日常生活中的应用,如烹饪、运动锻炼等。
- 分析数字秒表在体育竞技中的作用,如计时、评分等。
教材章节关联:本教学内容与四年级科学教材中“时间与运动”章节相关,涉及时间测量、数据分析等内容。
数字显示电子秒表课程设计
![数字显示电子秒表课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/697c2e82d05abe23482fb4daa58da0116d171f06.png)
数字显示电子秒表课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字显示电子秒表的基本工作原理,掌握其组成结构及功能;2. 学会使用电子秒表进行时间测量,并能够准确读取数字显示结果;3. 掌握时间单位换算,如秒、分、小时之间的转换。
技能目标:1. 能够运用所学知识,设计并搭建一个简单的数字显示电子秒表电路;2. 学会使用相关工具和仪器,进行电子秒表的调试与故障排查;3. 培养动手实践能力,提高团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情,激发创新思维;2. 增强学生的环保意识,学会珍惜和合理利用电子资源;3. 培养学生严谨的科学态度,养成认真细致的学习习惯。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,以理论教学为基础,侧重于培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
学生特点:针对初中年级学生,已有一定的电子技术基础,对新鲜事物充满好奇,具备一定的动手能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强化操作技能训练,鼓励学生主动探索、积极思考,提高解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,以便在教学过程中进行有效指导和评估。
二、教学内容1. 电子秒表基本原理:介绍数字显示电子秒表的工作原理,包括时钟电路、计数器、显示电路等组成部分。
2. 元器件识别与使用:学习常用电子元器件的识别、功能及使用方法,如电阻、电容、二极管、晶体管等。
3. 数字显示技术:讲解数字显示电子秒表中的显示技术,包括LED数码管、LCD显示屏等。
4. 电路设计与搭建:学习如何设计简单的数字显示电子秒表电路,并进行实际操作搭建。
5. 时间测量与计算:掌握电子秒表的使用方法,进行时间测量,并进行时间单位换算。
6. 故障排查与调试:教授电子秒表常见故障的排查方法,培养学生的问题分析和解决能力。
教学内容安排与进度:第一课时:电子秒表基本原理及元器件识别。
第二课时:数字显示技术及电路设计。
第三课时:电路搭建与初步调试。
第四课时:时间测量与计算。
秒表设计课程设计
![秒表设计课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/daaaaf98d4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd196.png)
秒表设计课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解秒表的基本原理,掌握秒表的时间计算方法。
2. 学生能了解电子秒表的结构,熟悉其工作原理和操作方法。
3. 学生能运用所学知识,设计并制作一个简易的秒表。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,分析并解决秒表设计中的问题。
2. 学生能在团队协作中发挥个人优势,与他人共同完成秒表设计任务。
3. 学生能运用信息技术工具,进行秒表的编程与调试。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子制作的兴趣,激发创新精神和实践能力。
2. 培养学生良好的团队合作精神,学会倾听、尊重他人意见。
3. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的准确性和可靠性。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论知识,注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:学生处于初中年级,具有一定的电子技术基础,好奇心强,喜欢动手实践。
教学要求:教师应关注学生的个体差异,引导他们运用所学知识解决问题,鼓励创新和团队协作,提高学生的实践能力。
在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容分为三个部分:第一部分:秒表原理及设计基础1. 时间计算方法:时分秒的换算,精确到毫秒的计算。
2. 电子秒表结构:介绍秒表的各个组成部分,如时钟电路、触发器、计数器等。
3. 电路原理:讲解秒表电路的工作原理,包括振荡器、分频器、计数器等。
第二部分:秒表设计及制作1. 设计要求:根据实际需求,制定秒表的设计指标,如计时范围、精度等。
2. 元器件选择:介绍常用电子元器件,学会选择合适的元器件。
3. 电路搭建:根据设计原理,搭建秒表电路,进行调试。
第三部分:实践操作与团队协作1. 实践操作:学生分组进行实际操作,搭建并调试秒表电路。
2. 团队协作:培养学生团队协作能力,共同解决设计过程中遇到的问题。
3. 教学进度安排:共4课时,第一课时讲解秒表原理及设计基础;第二课时进行秒表设计及制作;第三课时进行实践操作与团队协作;第四课时进行作品展示与评价。
60秒数字秒表课程设计
![60秒数字秒表课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e07dfcb7112de2bd960590c69ec3d5bbfd0adaf5.png)
60秒数字秒表课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字秒表的基本原理,掌握其计时功能的使用方法。
2. 学生能够运用数学知识,进行时间计算,准确地读取和转换秒表显示的时间。
3. 学生理解时间单位秒的概念,并将其与日常生活中的时间感知相结合。
技能目标:1. 学生能够熟练操作数字秒表,进行开始、停止、复位等基本功能的使用。
2. 学生通过实践,提高对时间分配与管理的能力,培养准确计时的技能。
3. 学生能够设计并实施简单的计时实验,通过数据收集与分析,锻炼科学探究能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对时间的尊重意识,增强时间管理的重要性认识,形成良好的时间观念。
2. 学生在合作完成计时任务时,培养团队协作精神和公平竞争意识。
3. 学生通过对时间的精确测量和计算,体验科学探究的乐趣,激发对科学学习的兴趣。
课程性质:本课程为小学四年级科学课程的一部分,结合数学知识与科学实验,提高学生对时间概念的理解。
学生特点:四年级学生对时间有基本的认识,动手操作能力较强,对科学实验有较高的兴趣。
教学要求:通过直观的教学活动和实验操作,使学生在实践中掌握知识,提高技能,并在情感态度上得到培养。
教学设计应注重实践性与互动性,确保学生能够达成具体的学习成果,并通过有效评估手段进行学习效果的评价。
二、教学内容本课程依据课程目标,结合教材内容,设计以下教学大纲:1. 数字秒表的基本原理- 介绍秒表的构造及工作原理。
- 理解数字显示和时间计算的基础知识。
2. 数字秒表的操作方法- 学习开始、停止、复位等功能键的使用。
- 掌握如何读取和记录秒表上的时间数据。
3. 时间单位秒的认识- 深化对秒作为时间单位的概念理解。
- 通过实例展示秒在生活中的应用。
4. 实践活动:计时实验- 设计简单的计时任务,如测量物体下落时间。
- 实践中引导学生进行数据记录和分析。
5. 时间管理与分配- 引导学生讨论时间管理的重要性。
- 实践活动:在限定时间内完成任务,体验时间分配的效果。
数字秒表电路课程设计
![数字秒表电路课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/38db2f8985254b35eefdc8d376eeaeaad0f3167c.png)
数字秒表电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解数字秒表电路的基本原理,掌握计时器的工作机制。
2. 学生能够描述集成计时芯片的主要功能及其在数字秒表电路中的应用。
3. 学生能够运用电子元件搭建简单的数字秒表电路,并解释电路中各元件的作用。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,进行简单的电路图设计和电路搭建。
2. 学生能够操作示波器等测试设备,对数字秒表电路进行调试和故障排查。
3. 学生能够通过小组合作,完成数字秒表电路的搭建和测试,培养实际操作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到电子技术在日常生活和科技发展中的重要性,激发对电子学科的兴趣。
2. 学生通过实践操作,培养动手能力、观察力和解决问题的能力,增强自信心。
3. 学生在小组合作中学会沟通、协作,培养团队精神和集体荣誉感。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,旨在帮助学生将理论知识应用于实际操作中,提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点:学生处于高中阶段,具备一定的电子技术基础,对实践操作有较高的兴趣和好奇心。
教学要求:教师应结合学生特点,注重理论与实践相结合,引导学生主动参与实践,培养其动手能力和团队协作能力。
通过课程学习,使学生达到上述课程目标,为后续电子技术课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论知识:- 数字电路基础知识:逻辑门、触发器、计数器原理。
- 集成计时芯片介绍:常见集成计时芯片的引脚功能、内部结构及其工作原理。
- 数字秒表电路原理:秒表的计时机制、显示原理。
2. 实践操作:- 电路图设计:学生根据理论知识,设计简单的数字秒表电路图。
- 电路搭建:学生利用电子元件,按照设计好的电路图搭建数字秒表电路。
- 电路调试与测试:学生使用示波器等设备,对搭建的数字秒表电路进行调试和测试。
3. 教学大纲:- 第一课时:数字电路基础知识回顾,集成计时芯片介绍。
- 第二课时:数字秒表电路原理学习,电路图设计。
- 第三课时:电路搭建,小组合作进行实践操作。
数字式秒表课程设计(1)
![数字式秒表课程设计(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/4eb83f59e518964bcf847c6b.png)
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1M Hz,即振荡器的输出为1M Hz的矩形脉冲。
而分频器将1M Hz分频为100 Hz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100 Hz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。
数字秒表的课程设计最终稿
![数字秒表的课程设计最终稿](https://img.taocdn.com/s3/m/b2f678c2fc4ffe473268ab7e.png)
数字秒表1、课题设计任务及指标通过本次电子设计大赛的选题、方案论证、设计计算、安装调试、资料整理、撰写“设计报告”等环节,初步掌握电子工程设计方法和组织实施的基本技能,深化、扩展并综合运用课堂上所学的电子电路分析设计方法以及集成电路知识完成小系统的电路设计。
利用基本SR触发器、脉冲发生器及计数、译码、显示等单元电路设计数字秒表。
在实验装置上或者利用仿真软件完成数字秒表的线路连接和调试。
2、课题设计的基本要求(1)用单面的PCB板设计制作一个数字电子表。
(2)计时从00秒到99秒,用数码管显示。
(3)有识别、复位、清零、暂停等基本秒表功能。
(4)开关能灵活启动和停止秒表的工作。
(5)电源电路设计合理。
3、系统设计方案论证作为数字式秒表,所以必须有一个数字显示。
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秒,那则需要两个个数码管。
要求计数分辨率为0. 1秒,那么我们需要相应频率的信号发生器。
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。
其核心部分使用三个74LS192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。
CP脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器,产生10赫兹脉冲,如果精度要求高,也可采用石英振荡器。
在选择译码器的时候,有多种选择,74LS46,74LS47,74LS48等4-7线译码器。
当然,为了减小设计的误差,还需要设计在开关端设计消抖电路、整形电路。
为了满足上电复位,还应该设计上点复位电路。
系统框图如下:图1 设计总框架图4、单元电路设计、参数计算和元器件4.1消抖电路通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,电压信号会有一定的失真。
由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。
因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,所以我们用74LS00芯片上的与非门构成了一个SR锁存器,使得其能输入稳定的电平。
DSP数字秒表课程设计
![DSP数字秒表课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/ce1df188250c844769eae009581b6bd97f19bc85.png)
DSP数字秒表课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字秒表的基本原理,掌握DSP(数字信号处理)技术在秒表设计中的应用。
2. 学生能描述数字秒表的硬件组成,了解各类组件的功能和相互关系。
3. 学生能掌握计时器中断、计数器等基本概念,并运用这些知识进行数字秒表的编程设计。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,设计并实现一个简单的数字秒表程序,具备基本的编程调试能力。
2. 学生能在团队协作中发挥个人专长,与他人共同完成数字秒表的设计与优化。
3. 学生能通过实践操作,培养动手能力、问题解决能力和创新思维。
情感态度价值观目标:1. 学生通过本课程的学习,培养对电子技术和编程的兴趣,提高学习积极性。
2. 学生在团队协作中,学会尊重他人、沟通协作,培养良好的团队精神和合作意识。
3. 学生在课程实践中,体验科技创作的乐趣,增强自信心和成就感,激发对科技发展的关注和热爱。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,旨在让学生通过实际操作,掌握数字秒表的设计原理和方法。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础知识,对编程有一定了解,具有较强的动手能力和探索精神。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生动手实践,培养学生的问题解决能力和团队协作能力。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际项目中,提高综合运用能力。
二、教学内容1. 数字信号处理基础:介绍数字信号处理的基本原理,重点讲解计时器中断、计数器等概念。
相关教材章节:第一章 数字信号处理基础2. 数字秒表的硬件组成:分析数字秒表的硬件结构,包括微控制器、时钟电路、显示电路等。
相关教材章节:第二章 硬件系统设计3. 数字秒表的软件设计:讲解数字秒表的编程方法,包括中断处理、计时逻辑、显示更新等。
相关教材章节:第三章 软件系统设计4. 实践操作:指导学生进行数字秒表的硬件搭建和软件编程,实际操作过程中解决问题。
相关教材章节:第四章 实践操作5. 团队协作与项目优化:培养学生团队协作能力,共同优化数字秒表设计,提高性能。
数字秒表微秒课程设计
![数字秒表微秒课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a73920b851e2524de518964bcf84b9d528ea2cdb.png)
数字秒表微秒课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字秒表的基本概念,掌握其计时原理和显示方式;2. 学生能够运用数字秒表进行简单的时间测量,并准确读取微秒级时间;3. 学生了解数字秒表在实际应用中的优势和局限。
技能目标:1. 学生掌握数字秒表的操作方法和使用技巧;2. 学生能够运用数字秒表进行科学实验的数据采集,并进行简单的数据分析;3. 学生能够通过实际操作,提高自己的动手能力和实验技能。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对时间的尊重和珍惜,意识到时间的宝贵;2. 学生通过数字秒表的学习,增强对科学实验的热爱和探究精神;3. 学生在小组合作中,学会互相尊重、沟通与协作,培养团队精神。
课程性质:本课程为科学实验课,结合数学和物理知识,通过实际操作,让学生掌握数字秒表的使用。
学生特点:六年级学生具备一定的数学和物理基础,对科学实验充满好奇,喜欢动手操作。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生的实际操作能力和团队合作能力,提高学生的科学素养。
通过本课程的学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 数字秒表基本概念:介绍秒表的定义、分类及数字秒表的特点;- 教材章节:第二章第三节“时间及其测量”2. 数字秒表计时原理:讲解数字秒表的工作原理、显示方式及精确度;- 教材章节:第二章第四节“数字电路及其应用”3. 数字秒表操作方法:教授数字秒表的使用步骤、操作技巧及注意事项;- 教材章节:实验指导手册第三章“实验器材的使用”4. 实际应用案例:展示数字秒表在科学实验、日常生活等方面的应用实例;- 教材章节:第四章第一节“时间的应用”5. 数据采集与分析:指导学生使用数字秒表进行实验数据采集,并进行简单的数据分析;- 教材章节:实验指导手册第四章“实验数据的收集与处理”6. 小组讨论与总结:组织学生进行小组讨论,分享实验心得,总结数字秒表的使用技巧;- 教材章节:第五章第二节“科学探究与合作学习”教学内容安排和进度:共4课时,第1课时介绍数字秒表基本概念和计时原理;第2课时教授数字秒表操作方法和注意事项;第3课时进行实际应用案例分析和数据采集;第4课时进行小组讨论与总结。
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数字秒表的设计与制作一.设计要求设计并制作一个数显电子秒表,要求:1)能直接显示“分”“秒”“毫秒”的电子秒表;2) 要求最大能显示9”59’999;3)能通过按键启动计时,并能通过按键停止计时,并保留显示计时时间;4)能通过按键复位。
二.题目分析:数字秒表是一种常用的秒计时装置,它能实现手控记秒、停摆、清零功能,它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。
通过对该数字秒表的设计要求的分析,设计的此数字秒表主要由信号发生器、分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、一千进制计数器、控制电路组成。
在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的1000HZ计时脉冲。
除此之外,数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端,以便数字时钟能随意启动计时、停止计时以及暂停计时。
分频器用来产生1000HZ计时脉冲;十进制计数器是用来对分进行计数;六十进制计数器是用来对秒进行计时,一千进制计数器是用来对毫秒进行计时;译码器是完成对7段数码管显示的控制。
按计数要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞999,需要六个数码管,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。
复位开关用来使计时器清零,并做好清零准备,复位开关可以在任意情况下使用,即使在计数过程中,只要按一下复位开关,计时进程终止,并对计时器清零。
三.总体方案:因为数字秒表,所以必须有一个数字显示。
按设计要求,须用七段数码管来做显示器。
题目要求最大记数值为9”59’999,那则需要六个数码管。
要求计数分辨率为0.001秒,那么我们需要相应频率的信号发生器。
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。
由于晶体振荡器产生的脉冲更加的稳定,所以我们选择用晶体振荡器产生脉冲。
CP脉冲是由晶体振荡器构成的多谐振荡器,产生1000HZ脉冲。
秒计数60进制,分计数10进制,毫秒计数1000进制,输出为6片与CD4511芯片匹配的6片共阴极数码管,最大计时时长为9ˊ59〞,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。
暂停功能采用阻断CP脉冲输入设置,具有较高的优先级。
清零功能用与非门并联计数器同步清零(清零时控制脉冲为高,计数器内部清零脉冲为无效高状态,计数器被强迫清零),由开关控制。
四.原理图设计:4.1总体方框图数字式秒表实际上是一个频率(1000HZ)进行计数的计数电路。
由于数字式秒表计数的需要,故需要在电路上加一个控制电路,该控制电路含清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能,同时1000HZ的时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路来产生脉冲。
数字电子钟的总体方框图如图所示。
由图可见,数字秒表由以下几部分组成:晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器;防抖开关;秒表控制开关;一百进制秒、分计数器、六十进制秒计数器;以及秒、分的译码显示部分等。
2.总原理图如下图图4-2-1所示:该电路由五部分组成:(1)信号发生电路(2)控制电路(3)消抖电路(4)计数器(5)显示译码器五.各部分定性说明以及定量计算:1.秒信号发生器1.1晶体振荡器图5-1-1石英晶体的电抗频率特性和符号图5-1-2 石英晶体多谐振荡器如图2-1-1所示,给出了石英晶体的符号和电抗的频率特性,把石英晶体与对称式多谐振荡器中的耦合电容串联起来,就组成了如图2-1-2所示的石英晶体多谐振荡器。
由此可见,石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率f0 ,而与外接电阻,电容无关,如石英晶体固有频率是5MHZ,那么输出的频率也是5MHZ。
其实石英晶体的谐振频率由石英晶体的结晶方向和外形尺寸所决定,具有极高的频率稳定性。
它的频率稳定度(Δfo / fo)可达10-10~10-11,足以满足大多数数字系统对频率稳定度的要求。
在图2-1-2电路中,若取TTL电路7404用作G1和G2两个反相器,Rf=1kΩ,C=0.05μF,则其工作效率可达几十兆赫。
1.2分频器74HC192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,下面我们介绍74ls192引脚图,74hc192功能表等资料。
◆ CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端。
◆ LD为预置输入控制端,异步预置。
◆ CR为复位输入端,高电平有效,异步清除。
◆ CO为进位输出:1001状态后负脉冲输出,◆ BO为借位输出:0000状态后负脉冲输出。
图5-1-37hc192功能表:工作原理:当信号源工作时,由石英晶体(固有频率为100KHZ)多谐振荡器输出的100KHZ 频率。
经过两个分频器74HC192两次十分频之后,得到1KHZ的频率。
分频电路图如下图图5-1-4脉冲输入端口脉冲输出端口图5-1-42. 消抖电路及其原理消抖原理:具有锁存功能所致,由两个集成与非门元件构成。
接在机械开关K的后面,防止开关K在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路。
消抖原理:具有锁存功能所致,由两个集成与非门元件构成。
接在机械开关K的后面,防止开关K在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路。
图5-2-1 防抖开关3. 计数电路的设计 这里我们选择用计数器74HC192芯片,通过乘数法或反馈置数法构成1000进制、60进制计和10进制的数器。
经方案论证,计数器选择方案如下:● 1000进制计数器将三片74HC192计数器直接级联则可得到1000进制计数器。
其电路连接如图5-3-1图5-3-1● 60进制计数器将一片74HC192设置成六进制计数器,再将其与一片74LS160级联,即可得到一个60进制计数器。
其电路连接如图5-3-2脉冲输出端口脉冲输入端口图5-3-2● 10进制计数器,74HC192是同步十进制可逆计数器,只需将其连接成加计数器即可. ● 总体计数电路图如下图5-3-2图5-3-24.译码部分CD4511是一个用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器的 BCD 码—七段码译码器,特点:具有BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS 电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED 显示器。
CD4511 是一片 CMOS BCD —锁存/7 段译码/驱动器,引脚排列如图 2 所示。
其中a b c d 为 BCD 码输入,a 为最低位。
LT 为灯测试端,加高电平时,显示器正常显示,加低电平时,显示器一直显示数码“8”,各笔段都被点亮,以检查显示器是否有故障。
BI 为消隐功能端,低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时, B1端应加高电平。
另外 CD4511有拒绝伪码的特点,当输入数据越过十进制数9(1001)时,显示字形也自行消隐。
LE 是锁存控制端,高电平时锁存,低电平时传输数据。
a ~g 是 7 段输出,可驱动共阴LED数码管。
另外,脉冲输入端口脉冲输出端口CD4511显示数“6”时,a 段消隐;显示数“9”时,d 段消隐,所以显示6、9这两个数时,字形不太美观 图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路,若要多位计数,只需将计数器级联,每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。
所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的,在应用中应接地。
限流电阻要根据电源电压来选取,电源电压5V 时可使用300Ω的限流电阻。
用CD4511与共阴极 LED (数码管)显示器并行接口方法如图5-4-1: CD4511 引 脚 图其功能介绍如下:BI :4脚是消隐输入控制端,当BI=0 时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭(消隐)状态,不显示数字。
LT :3脚是测试输入端,当BI=1,LT=0 时,译码输出全为1,不管输入 DCBA 状态如何,七段均发亮,显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE :锁定控制端,当LE=0时,允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD 码输入端。
a 、b 、c 、d 、e 、f 、g:为译码输出端,输出为高电平1有效。
CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED 。
其引脚图如图5-4-1所示。
各引脚的名称:其中7、1、2、6分别表示A 、B 、C 、D ;5、4、3分别表示LE 、BI 、LT ;13、12、11、10、9、15、14分别表示 a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 。
左边的引脚表示输入,右边表示输出,还有两个引脚8、16分别表示的是VDD 、VSS 。
CD4511的工作原理 1.CD4511的工作真值表如下表表5-4-12.锁存功能译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
当LE为“0”电平导通,TG2截止;当LE为“1”电平时,TG1截止,TG2导通,此时有锁存作用。
如图3-3(3)译码CD4511译码用两级或非门担任,为了简化线路,先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合,得出四项,然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。
(4)消隐BI为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B端输出为低电平,字形消隐。
消隐控制电路如图3-4所示。
消隐输出J的电平为J==(C+B)D+BI如不考虑消隐BI项,便得J=(B+C)D据上式,当输入BCD代码从1010---1111时,J端都为“1”电平,从而使显示器中的字形消隐。
5 .数码管5.1 七段数码管工作原理在这个部分我们用七段数码管(LED)来显示结果,七段数码管有七个发光段,即a.b.c.d.e.f.g,根据设计要求的需要,我们使用了六个数码管。
如图5-5-1所示。
图5-5-1数码显示与发光段之间的对应关系如下表所示。
表5-5-1BCD码显示数码发光管BCD码显示数码发光管0000 abcdef 0101 acdfg0001 bc 0110 cdefg0010 abdeg 0111 Abc0011 abcdg 1000 abcdefg0100 bcfg 1001 abcfg5.2 七段数码管内部结构介绍七段数码管内部由发光二极管构成。
在发光二极管两端加上适当的电压时,就会发光。
发光二极管有两种接法:即共阴极接法和共阳极接法,如下图5-5-2,5-5-3所示。
图 5-5-2图5-5-36.元器件清单六.在设计过程中遇到的问题及排除措施:故障1:脉冲发生器(晶体振荡器构成的多谐振荡器)没法实现0.001s的脉冲信号。
排除方法:适当的选取定值电阻、电容的大小、检查线路是否接线正确。
故障2:数码管不显示排除方法:检查LED数码管接入是否错误,检查接入保护电阻是否正确,检查译码器和计数器是否连接正确。
故障3:数码管显示后,分进位显示错误,无法正常进位排除方法:检查各个进位线路是否正常连接,六十进制是否正常。