数字秒表课程设计报告

《电子技术》课程设计

题目：数字秒表设计

专业：电气工程系

班级：本电气自动化126 姓名：黎梓浩学号： 11 指导老师：钟立华

小组成员：曾志辉麦照文黎梓浩成绩：

目录

摘要，关键词，引言3一．设计目的3二．设计总体框图4三．设计原理及说明4四．单元电路设计5五．器件选择9六．设计电路图9七．安装与调试9八．设计心得与体会10 九．参考文献11

十．附录（实物图、原理图）12摘要：本文的数字秒表设计是利用数字电路，实现时、分、秒计时功能的装置。具有较长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。

关键词：计时精确计数器显示器 74LS160

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。它在人们日常生活中已逐渐崭露头角，大多数电子产品多是有计算机电路组成，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。

一．设计目的

1.了解数字秒表的主体电路的组成及工作原理；

2.熟悉集成电路及有关电子原件的使用；

3.学习和掌握数字电路中的时钟发生器及计数、译码显示等单元电

路的综合应用；

4.掌握电子电路一般设计方法和设计流程；

5.掌握protel等绘图软件的使用。

二．设计总体框图

三．设计原理及说明

数字秒表具有操作方便、使用简单、计数精准等使用优点，在日常生活中的到了广泛认可和使用。

数字秒表的设计属于中规模集成芯片设计。本设计中CP脉冲采

用555多谐振荡方波脉冲，频率为100Hz。如果需要更精确的计数条件，可以选择石英晶振输入。主计时电路采用3片74LS160构成的同步清零计数器，毫秒计数级为100进制，即毫秒计数100次向上进1，依此类推，秒计数为60进制。输出为3片7448芯片匹配3枚共阴极数码管。其中最小计时精度为0.01S（即10mS），能满足一般的计时场合使用。最大计时时长为59秒9，超过1分钟重新从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的高状态，计数器被强制清零），由双向开关控制，在任意时间可以使用（不管暂停与否）。

四．单元电路设计

1.555定时器

555定时器是一种多用途

的数字-模拟混合集成电路，用

它能方便的构成施密特触发器、

单稳态触器和多谐振荡器。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。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，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。由于使用灵活方便，所以它在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域得到广泛的应用。实验所需信号时频率为100Hz的信号，周期为0.01s的信号源。

555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下：

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。

2.十进制BCD码计数器74LS160

计数器是数字系统中使用最多的时序电路。它是由触发器和控制门组成。它不仅可以用来计数，还可以用于数字系统的定时、分频执行数字运算等。

计数器的种类繁多，分类方法也有多种。按计数器中的触发器翻

转次序可分为异步和同步计数器；按计数器的编码方法分为二进制、十进制和其它进制计数器；按计数过程中的数字增减分为加法与减法计数器。本次课设所用的74LS160就是同步置数、异步清零的。因为74LS160兼有异步清零和同步置数功能，所以置零法和置数发均可采用。

74LS160的管脚图及功能表如下：

74LS160为异步清零计数器，即RD 端输入低电平，不受CP 控制，输出端立即全部为“0”，功能表第一行。74LS160具有同步预置功能，在

端无效时，

端输入低电平，在时钟共同作用下，CP 上

跳后计数器状态等于预置输入DCBA,即所谓“同步”预置功能（第二行）。RD 和LD 都无效，ET 或EP 任意一个为低电平，计数器处于保持功能，即输出状态不变。只有4个控制输入都为高电平，计数器实现模10加法计数。

=1001时，RCO=1。

3. 74LS48译码显示器

本设计中选用的74LS48是BCD 码七段译码器兼驱动器，输出端（Ya －Yg ）为高电效，可驱动共阴极LED 显示器。

0 X 1

1 1 1 1 1 1

X X X

X X

0 X X

X 0 X

1 1

X X X X D C B A X X X X

X X X X X X X X

0 0 0 0 D C B A 保 持 保 持 计 数

74LS48引脚图 7448功能表

RBI H L0000L00000000 3 LT L X X X X X H1111111 4

4.七段数码管（共阴）

显示器采用七段发光二极管显示器，它可直接显示出译码器输出的十进制数。七段发光显示器有共阳和共阴两种接法。与74LS48译码器配套的显示器为共阴型。七段显示器的外引线排列图和7段数码管结构分别如图。

数码显示与发光段之间的对应关系如下表所示。

BCD数码

显示数码发光管BCD码显示数码发光管

管

00000abcdef01015acdfg 00011bc01106cdefg 00102abdeg01117abc 00113abcdg10008abcdefg 01004bcfg10019abcfg