电子秒表课程设计报告范本

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电子秒表课程设计

报告

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电子秒表课程设计报告

目录

一、设计要求 (2)

二、设计的目的与作用 (2)

三、设计的具体体现 (2)

1. 电子秒表的基本组成 (3)

2.电子秒表的工作原理 (3)

3.电子秒表的原理图 (4)

4. 单元电路设计 (4)

5.设计仿真与PCB制版 (12)

四、心得体会 (17)

五、附录 (18)

六、参考文献 (20)

一、设计要求

1.以秒为最小单位进行显示。

2.秒表可显示～60秒的量程。

3.该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。

二、设计的目的与作用

1.培养我们运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高专业基本技能、创新能力。经过课程设计，学习到设计写作方法，能用文字、图形和现代设计写作方法系统地、正确地表示课程设计和研究成果。

2. 熟悉555方波振荡器的应用。

3.熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。

4.建立分频的基本概念。

三、设计的具体体现

1.电子秒表的基本组成

电子秒表电路的基本组成框图如图所示，它主要由基本RS触发器、多谐振荡器、计数器和数码显示器4个部分组成。

电子秒表电路的基本组成（方框图）如下：

图（1）电子秒表基本组成方框图

2.电子秒表的工作原理

由555定时器构成多谐振荡器，用来产生50Hz 的矩形波。第Ⅰ块计数器作5分频使用，将555输来的50Hz的脉冲变为秒的计数脉冲，在输出端Qd取得，作为第2块计数器的始终输入，第2、第3块计数器QA与CP2相连，都已接成8421码十进制计数电路，第4块接成六进制形式，其输出端与译码显示器的相应输入端连接，可显示

3.电子秒表的原理图

图（2）原理图

4.单元电路设计

（1）由NE555P组成的多谐振荡器(多谐振荡器) ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其它的电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插 8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其它

ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电

阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.因此称之为555。

555内部结构及引脚如下图所示：

图（3）555内部结构及引脚图(A)、555时钟电路能够构成多谐振荡器，真值表如下：

RST THR TRI OUT TD

0X X0导通

1>2\3VCC>1\3VCC0导通

1<2\3VCC>1\3VCC不变不变

1<2\3VCC<1\3VCC1截止

1>2\3VCC<1\3VCC1截止

表（1）555功能真值表

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。

(B)时钟信号产生电路

图（4）555组成的多谐振荡器

NE555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。利用闭合回路的反馈作用能够产生自激振荡。TTL电路延迟时间短，难以控制频率。电路接入RC回路有助于获得较低的振荡频率，由于门电路的作用时间极短，TTL电路自有几十纳秒，因此想获得稍低一些的振荡频率式很困难的，而且频率不易调节。在电路中接入RC电路能够有助于获得较低的振荡频率，而且经过改变R，C的数值能够很容易实现对频率的调节。

振荡电路是数字秒表的核心部分，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率R1 .R2 .C决定了多谐振荡器的周期，即决定了形成的方波的频率利用闭合

回路中的负反馈作用能够产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡，只要负反馈作用足够强。为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻，其中电容为和，电阻为100K欧姆。

（2）基本RS触发器

图（5）RS触发器电路

用集成与非门构成基本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。

它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出作为与非门的输入控制信号。

按动按钮开关J1（接地），则门1输出=1；门2输出Q=0，J1复位后Q、状态保持不变。再按动按

钮开关J2，则Q由0变

为1，门5开启，为计数器启动作好准备。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.（3）单稳态触发器

图（6）单稳态触发器电路

用集成与非门构成的微分型单稳态触发器。单稳态触发器的输入触发负脉冲信号Vi由基本RS触发器端提供，输出负脉冲Vo经过非门加到计数器的清除

端R。静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于们的关门电阻R off。定时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，能够省去输入微分电路的Rp和Cp。

单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。

（4）计数及译码显示

（A）74LS90(计数器)简介

74LS90是一种较为典型的异步十进制计数器。它由1个一位二进制和1个异步五进制计数器组成。如果计数脉冲由CP1端输入，输出由QA端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲CP2端输入，输出由QA～QD端引出即得五进制计数器；如果将QA与CP2相连，计数脉冲由CP1输入，输出由QA～QD引出，即得8421码十进制计数器。因此，又称此电路为二——五——十进制计数器。

它的引脚功能如下：