大学电工电子课程设计数字跑表设计

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课程设计任务书

学生姓名:专业班级:

指导教师:邓坚李波工作单位:自动化学院

题目: 数字跑表设计

初始条件:

1.运用所学的模拟电路和数字电路等知识;

2.用到的元件:实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1.设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。

2.要有外部开关,控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能;

3.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

时间安排:

第1天下达课程设计任务书,根据任务书查找资料;

第2~4天进行方案论证,软件模拟仿真并确定设计方案;

第5天提交电路图,经审查后领取元器件;

第6~8天组装电路并调试,检查错误并提出问题;

第9~11天结果分析整理,撰写课程设计报告,验收调试结果;

第12~14天补充完成课程设计报告和答辩。

指导教师签名: 2011年 6月26日

系主任(或责任教师)签名: 2011年 6月26日

目录

引言.................................. 错误!未定义书签。

1设计意义及要求 (2)

1.1设计意义 (2)

1.2设计要求 (2)

2方案设计 (3)

2.1设计思路 (2)

2.2设计方案 (3)

(3)

(3)

2.3方案比较 (4)

3部分电路设计 (6)

3.1脉冲输出电路 (6)

3.2 74LS192计数电路 (7)

3.3译码及显示电路 (9)

4调试与检测 (11)

4.1调试中故障及解决方案 (11)

4.2调试与运行结果 (11)

数字跑表的仿真操作步骤及使用说明......... 错误!未定义书签。结束语............................... 错误!未定义书签。参考文献.............................. 错误!未定义书签。附录..................................... 错误!未定义书签。本科生课程设计成绩评定表................. 错误!未定义书签。

引 言

在当今随着各个领域的高科技快速发展,社会生产力的发展个社会信息化程度的提高,人们各方面综合素质的提高,世界更新换代的节奏与人们生活的步伐也越来越快,在这告诉发展的当今世界,时间对人们来说无疑是极其宝贵的,时间就是金钱。

随着人们各方面素质的提高,不仅科学领域得到了飞速发展,在当今世界体育领域也飞速发展,运动员们都朝着“更高、更快、更强”目标发展,特别是短跑比赛要求计时器要有足够的精度,这样就出现了本课题研究的数字跑表,用以测量完场某项体育运动所用时间。用于径赛、游泳、自行车、赛马等对计时器精度要求在百分之一秒。当今世界的电子科技发展迅猛,其中单片机就是很好的例子,高性能、低功耗、低价格等特性极大丰富了市场。但为了实践我们的理论知识,使理论与实践相结合本设计不采用单片机技术,而用简单的电器元件组成。数字钟是一种数字电路技术是实现的时分秒及时装置,与机械式时钟相比具有更高的精准性和直观性,且无机械装置具有更长的使用寿命,因此得到广泛使用。钟表的数字化给人们生活带来了极大方便,而且大大扩展了钟表元原先的报时功能,因此研究数字钟及扩大其应用,具有非常现实的意义。 关键词:数字跑表,芯片,数码显示管

1设计意义及要求

1.1设计意义

数字钟的是采用数字电路实现对时、分、秒、数字显示的计时装置,广泛用于个人家

庭、车站、码头办公室等公共场所,成为人们日常生活不可或缺的必需品,由于数字集成电路和石英晶体振荡器的广泛应用,是数字钟的精度远远超过了老式钟表,钟表是数字化给人们生活带来了极大方便,并拥有更多功能,自动振铃、定时广播,自动起灭路灯等。所有这些都以钟表数字化为基础。

1.2设计要求

1)运用所学的模拟电路和数字电路等知识;

2)用到的元件:实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。 3)设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。 4)要有外部开关,控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能;

5)严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

2方案设计

2.1设计思路

数字跑表顾名思义主要由数字计数电路组成,选用的芯片也应该是有计数、清零、暂停功能的,例如74LS290、74LS192、74LS390等等,这里我个人选用的是74LS192芯片,在后面章节中会详细说明其用途。计数电路部分的选材结束后就要考虑显示电路了,显示电路光靠显示数码管绝对是不可以的,所以当然要有译码电路,并且显示管和译码器的共阴、共阳要相互对应。由于我选用的是共阴极的7段数码管所以与之配套的译码器有74LS48、74HC4511、74LS49等,这里我选用的是74HC4511。设计要求有百分秒的计时,所以要在电路中加入振荡器,使得输出脉冲频率为100Hz ,所以我选用555定时器组成的多谐振荡器(具体设计方案见后面章节)。

本数字跑表首先要从低位的百分秒计时器开始,按照系统时钟进行计数,计数至100后向秒计数器进位,同时百分秒有99变为00。计数器以百分秒计数器的进位位为时钟进行计数,计数至60后向分计数器进位,分计数器以秒计数器的进位位为时钟进行计数。

2.2设计方案

个人设计电路采用由555定时器组成的多谐振荡器作为触发器,根据公式

可计算出R 1=510Ω、

R 2=3K Ω、C=2.2F μ,此时T 为0.01s 。计数器76LS192当CPU 遇到上升沿且CPD=LD =1时开始计数,当CPD=CPU=LD 时保持即暂停。U1、U2为

100进制,当U1从0跳到9时,由TCU 进位端给U2一个下降沿脉冲,使U2开始计数。当U2到9时再给U3一个下降沿脉冲,U3开始计时。即U1、U2组成了从00—99的100进制计数。U3作为秒的个位依然是10进制的计数方式,而秒十位确是6进制计数通过以下方式实现。要实现6进制即0101接受一个脉冲后直接跳变到0000,所以将Q1、Q2接到与门后反馈回MR 清零端,完成6进制。分的计数与其同理。为了保证电路清零功能,将74LS192的MR 清零端接入高平,为了保证6进制芯片的同时清零,将U4的Q1、Q2相与后与清零总线输入两输入或门接到U4的MR 清零端,U6同理。到此完成计数功能。

译码器的选择与共阴极七段显示器相配,选用74LS4511,为是译码器正常工作将LT 、

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