数字电路计时器

目录

第１章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 设计题目 (1)

1.3 设计功能技术指标 (1)

第２章方框图的设计 (2)

2.1 电路的方框图 (2)

2.2 方框图的原理 (3)

第3章单元电路的设计与分析 (4)

3.1 多谐振荡电路 (4)

3.2 分频电路 (5)

3.3 控制电路 (6)

3.4 译码显示电路 (7)

第4章整机电路的组成 (8)

4.1 整机电路原理图 (8)

4.2 整机电路的工作原理 (9)

第５章电路的组装与调试 (10)

5.1 合理布局 (10)

5.2 分级调试 (10)

结论 (12)

收获与体会 (13)

致谢 (15)

参考文献 (16)

附录1 元器件清单 (17)

课程设计任务书

第１章绪论

1.1 课题背景

当时间到了现代电子技术得到了飞速的发展，以其方便快捷的特性在各行业得到了巨大的应用。尤其是后来数字技术的发展更是使得现在的数据、信息的存储传输提供了巨大的便捷。因此对电子技术的学习和练习就变得非常的必要。这次的课程设计正是体现了这一必要性。

1.2 设计题目

本次电子线路课程设计的设计题目是：电子秒表。

1.3 设计功能技术指标

1. 计数范围000~999。

2. 具有启动、暂停、停止功能。

第２章方框图的设计

2.1电路的方框图

电路的主要部分由多谐振荡电路、控制电路、分频电路、计数电路译码及显示电路等单元电路组成。如图2—1所示。

图2-1 电子秒表电路方框图

2.2 方框图的原理

1、多谐振荡电路

多谐振荡器是由NE555构成的一种能产生矩形波的自激振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时电路在这两个稳态之间自动的交替变换，由此产生矩形脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。

2、控制电路

（1）清零的功能

利用74LS90的使能端，74LS90的R01·R02=0 ，R91·R92=0计数进行。

R01·R02=1时清零。将R01（2脚）接空相当于接高电平，R02（3脚）接单刀双制开关的中间端，然后两端分别接地与电源，则当开关合向地时计时，当开关合向电源时清零。

（2）暂停的功能

用一个开关控制振荡器的输出端与分频电路的输入端的开合。合则继续，开则暂停。

3、计数电路

74LS90 是异步二—五—十进制加法计数器，将12脚与1脚相连组成十进制计数器。并将6、7脚接地，2、3脚相与得零则计数器开始计数。

14脚为脉冲输入端，将前一个芯片的11脚与后一个的14脚连接则构成74LS90十进制计数的级联。

4、译码显示电路

74LS47，是一种常用的七段显示译码器，该电路的输出为低电平有效，该译码器能够驱动共阳极七段数码管显示器显示0～9共10个数字的字形。将其与数码管相应脚相连则构成译码显示电路。

第3章单元电路的设计与分析

3.1 多谐振荡电路

由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器（本电路中为Rp、R），脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端Dc放电，使电路产生振荡。电容C在2/3Vcc和1/3Vcc之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图3-1。

输出信号的时间参数是： T=tw1+tw2 （式3—1）

tw1=0.7（R1+R2）C （式3—2）

tw2=0.7R2C （式3—3）

其中，tw1为Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的时间（即电容充电的时间），tw2为Vc降回1/3Vcc的时间（即电容C放电所需的时间）。

555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

图3-1555电路图及波形图

3.2 分频电路

1.分频电路主要由74LS90完成，如图3-2所示为74LS90的引脚排列图，其中计数器接成十进制形式，对频率为10HZ 的时钟脉冲进行十分频，在输出端Q

D

取得周期为

1S 的矩形脉冲，作计数器的时钟输入。

通过不同的连接方式，74LS90 可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R

(1) 、

R 0 (2) 对计数器清零，借助S

9

(1) 、S

9

(2) 将计数器置9 。其具体功能详述如下：

(1) 计数脉冲从CP

1输入，Q

A

作为输出端，为二进制计数器。

(2) 计数脉冲从CP

2输入，Q

D

Q

C

Q

B

作为输出端，为异步五进制加法计数器。

图3-2 74LS90的引脚排列图

图3-3 74LS90级联图

2A 1D C B A 构成异步8421 码十进制加法计数器。

(4) 若将CP 1 与Q D 相连，计数脉冲由CP 2 输入， Q A 、Q D 、Q C 、Q B 作为输出端，则构成异步5421 码十进制加法计数器。 (5) 清零、置9 功能。 a) 异步清零

当R 0 (1) 、R 0 (2) 均为“1”；S 9(1)、S 9(2) 中有“0”时，实现异步清零功能，即Q D Q C Q B Q A ＝0000 。 b) 置9 功能 当S 9 (1)、S 9(2) 均为“1”；R 0(1)、R 0(2) 中有“0”时，实现置9功能，即Q D Q C Q B Q A ＝1001。

3.3 控制电路

（1）清零的功能

利用74LS90的使能端，74LS90的R01·R02=0 ，R91·R92=0计数进行。R01·R02=1时清零。将R01（2脚）接空相当于接高电平，R02（3脚）接单刀双制开关的中间端，然后两端分别接地与电源，则当开关合向地时计时，当开关合向电源时清零。 （2）暂停的功能

用一个开关控制振荡器的输出端与分频电路的输入端的开合。合则继续，开则暂停。