电子秒表的设计
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电子秒表得设计
目录
一、设计要求 (2)
二、设计得目得与作用 (2)
三、设计得具体体现………………………………………2
1。电子秒表得基本组成………………………………3
2、电子秒表得工作原理…………………………………3
3。电子秒表得原理图 (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0.01秒为最小单位进行显示、
2.秒表可显示0、01~59:59:99秒得量程、
3.该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能、
二、设计方案
方案一:通过单片机来实现电子秒表
基于51单片机电子秒表,设计简单,而且技术准确,缺点就是价格相比于数字电路实现得秒表技术要昂贵。
方案二:采用数字电路来实现秒表计数,优点就是价格便宜,计数精确,反应较快,缺点就是,电路芯片较多,设计电路复杂。
经过比较选择了较为经济适用得数字电路。
二、设计得目得与作用
1。培养我们运用有关课程得基础理论与技能解决实际问题,并进一步提高专业基本技能、创新能力。通过课程设计,学习到设计写作方法,能用文字、图形与现代设计写作方法系统地、正确地表达课程设计与研究成果。
2、熟悉555方波振荡器得应用。
3、熟悉计数器得级联及计数、译码、显示电路得整体配合、
4、建立分频得基本概念。
三、设计得具体体现
1.电子秒表得基本组成
电子秒表电路得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、计数器与数码显示器4个部分组成。
电子秒表电路得基本组成(方框图)如下:
2
第Ⅰ块计数器作5分频使用,将555输来得50Hz得脉冲变为0、1秒得计数脉冲,在输出端Qd取得,作为第2块计数器得始终输入,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得相应输入端连接,可显示00:00:00——59:59:99s
3、电子秒表得原理图
图(2)原理图
4.单元电路设计
(1)由NE555P组成得多谐振荡器(多谐振荡器)
ne555就是一种应用特别广泛作用很大得得集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。ne555得作用就是用内部得定时器来构成时基电路,给其她得电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有,一就是dip双列直插8脚封装,另一种就是sop-8小型(smd)封装形式。其她ha17555、lm555、ca555分属不同得公司生产得产品。内部结构与工作原理都相同。ne555得内部结构可等效成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。特别就是由三只精度较高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。所以称之为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时钟电路可以构成多谐振荡器,真值表如下:
RSTTHRTRI OUT TD
0 XX 0 导通
>2\3VC
1
>1\3VCC 0 导通
C
1 <2\3VCC >1\3VCC 不变不变
1 〈2\3VCC <1\3VCC 1 截止
1
>2\3VC
C〈1\3
VCC
1 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。ﻫ
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。ﻫ
3脚为输出端。TD为内部三极管。ﻫ(B)时钟信号产生电路
图(4)555组成得多谐振荡器
NE555定时器就是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛得多功能电路。利用闭合回路得反馈作用可以产生自激振荡、TTL电路延迟时间短,难以控制频率。电路接入RC回路
有助于获得较低得振荡频率,由于门电路得作用时间极短,TTL电路自有几十纳秒,所以想获得稍低一些得振荡频率式很困难得,而且频率不易调节、在电路中接入RC电路可以有助于获得较低得振荡频率,而且通过改变R,C得数值可以很容易实现对频率得调节、
振荡电路就是数字秒表得核心部分,电容充放电得速度决定
。R2。C决定了多谐振荡器得周期,即决了电路得振荡频率R
1
定了形成得方波得频率利用闭合回路中得负反馈作用可以产生自激振荡,利用闭合回路中得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得频率信号,加入了电容与电阻,其中电容为0、01uf与0、1uf,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,属低电平直接触发得触发器,有直接置位、复位得功能。
它得一路输出作为单稳态触发器得输入,另一路输出作为与非门得输入控制信号。
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得职能就是启动与停止秒表得工作、
(3)单稳态触发器
图(6)单稳态触发器电路
用集成与非门构成得微分型单稳态触发器。单稳态触发器得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 通过非门加到计数器得清除端R、静态时,门4应处于截止状态,
、定时元件RC取值不同,故电阻R必须小于们得关门电阻R
off
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,可以省去输入微分电路得Rp与Cp。
单稳态触发器在电子秒表中得职能就是为计数器提供清零信号。
(4)计数及译码显示
(A)74L160(计数器)简介