数电 ——电子秒表设计

课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号：

设计名称：电子秒表课程设计

起止日期：2011/5/30—6/5指导教师：

数字电路以其便捷、稳定，高效的优点在现代电子技术中占有越来越重要的地位。随着集成技术的进一步提高，各种数字电子新技术的出现和应用，新世纪里谁掌握了新技术谁就得到了获胜的资本。尤其现代电子中秒表分类众多，且更是有很大的运用，如机械秒表与机械手表相仿，但具有制动装置，可精确至百分之一秒；电子秒表用微型电池作能源，电子元件测量显示，可精确至千分之一秒，广泛应用于科学研究、体育运动及国防等方面。

本次课程设计的是电子秒表，现代秒表的设计上功能不断完善，在时间的设计上不断的精确，人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。秒表的设计是由555芯片，及相关芯片提供的，能够能产生分计数、秒计数、0.1秒计数，这将会更精确。本设计是以555定时器为核心，以分频、计数与译码显示模块为主要构成部分的电子秒表的设计方案，充分利用数字电路的计数、译码、显示的优良特性，使整个设计达到了比较满意的效果。基本电路主要有时钟脉冲产生电路、分频电路、计数与译码电路（包括显示电路）、开关按钮电路。所设计的电子秒表达到了设计要求的各项指标，并且在这个基础上进行了功能扩展，系统具有随时启动、停止以及清零功能。这次设计中不但对以前的知识进行巩固，而且学会了更多的新知识，提高思维、强化动手能力，能够更好地适应和走上工作岗位，为以后的就业打下一定的基础。

一．总体设计思路 (4)

1.1 设计功能 (4)

1.2 总体电路图 (4)

二．单元电路设计描述 (5)

2.1 多谐振荡电路 (5)

2.2 分频计数电路 (6)

2.3 译码显示电路 (8)

2.4 启动及清零复位电路 (10)

三．个人总结 (12)

四．参考文献 (13)

一．总体设计思路

本数字电子秒表设计由启动及清零复位电路、多谐振荡电路、分频计数电路、译码显示电路等组成。总体框架如下图所示：

1.1 设计功能

（1）555多谐振荡电路模块

利用555定时器实现的多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能，通过调节电路中的可变电阻使多谐振荡器的输出信号频率为50HZ。

（2）分频计数电路模块

利用74LS290将输入为50Hz频率的时钟脉冲进行分频，形成分计数、秒计数、0.1秒计数。

（3）译码显示电路模块

构成显示译码电路，计数器实现了对时间的累计以 8421BCD码形式输出，用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示。

（4）启动及清零复位电路模块

使用基本RS触发器及其它外围电路制作电子秒表的控制开关，实现“开始计数”，“停止并保持计数”和“清零并准备重新开始计数”的功能，在秒表计数期间应使“开始计数”和“清零并准备重新开始计数”无效。

1.2 总体电路图

按照设计要求，设计出其能满足相关秒表的功能的电路图。电路图如 1.2-1所示下：

图1.2-1见附录

如总图所示，555构成的多谐振荡电路通过电阻、电容合理取值后，能产生

50HZ的脉冲，由于我们需要周期为0.1S的脉冲信号，所以经过74LS290计数器构成的五进制计数器后，能得到合适的脉冲信号。将信号通过Q3输出进入0.1秒计数器中，在经过正确的连接秒、分计数器后能实现相应的电子秒表功能。再将74LS290计数器与相应的CC4511及LED显示管连接，则通过显示管正确的显示出计数。其中基本RS触发器及相关器件来实现启动与清零的功能。

二．单元电路设计描述

2.1 多谐振荡电路

能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。多谐振荡器一旦起振后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，他们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此又叫做无稳态电路，常用来做脉冲信号源。

1.555定时器介绍

①555定时器引脚排列及功能表

图2.1-1 555定时器引脚排列

它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端V SS或接地，一般情况下接地。

8脚：外接电源V CC，双极型时基电路V CC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路V CC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

3脚：输出端Vo

2脚：TL低触发端

6脚：TH高触发端

4脚：D

R是直接清零端。当D

R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：V C为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

②555定时器电路的功能表

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A 1、A 2基准电压分别为

CC

CC V 31,

V 32的情况下，555时基电路的功能表如下表所示：

表2.1-2

2. 555定时器构成多谐振荡器电路图如图2.1-3所示：

图2.1-3

这是利用555定时器构成占空比可调的多谐振荡器，当

,

7

.01

1

C R

T

=C

R

T

3

2

7

.0=其占空比q=

)

(211

T T T

+=

)

(3

11

R

R R

+ 当

R R

3

1

=

时，q=0.5，v 0就成为对称的矩形波，能输出50HZ 的信号。

2.2 分频计数电路

通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到十分频等不同频率的信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。 1. CT74LS290计数器介绍 ①CT74LS290引脚功能介绍