秒电子秒表计时器

电子课程设计

——————电子秒表

学院：华科学院电子信息工程系

专业、班级：电气082201H

姓名：王馨

学号：200822050122

指导老师：曹俊琴

2010年12月

目录

一、设计任务与要求 (3)

二、总体框图 (3)

三、选择器件 (6)

四、功能模块 (15)

五、总体设计电路图 (22)

六、课程设计心得 (23)

电子秒表

一、设计任务与要求

1、计时部分由0.1s位，s个位、s十位和min个位四个计数器组成。其中

min个位、0.1s位分别为8421BCD码十进制计数器，个位和十位组成六十

进制8421BCD码计数器。计数范围0-10min。

2、用一个按键实现清零、计时、停止三种工作状态，当按键第一次按下时，

秒表开始计时。当第二次按下时，秒表停止计时。当第三次按下时，秒

表则清零。

3、脉冲源可通过555多谐振荡器提供。

二、总体框图

1、总体框图

译码显示模块

计数器循环产生模块

脉冲产生模块秒表控制模块

图1 总体框图

2、模块的功能

（1）秒表控制模块：实现对秒表的暂停、计数、清零等功能的控制。

（2）脉冲产生模块：能够产生脉冲信号，从而实现对计数模块的控制。

（3）计数循环产生模块：可以对时钟脉冲计数，并且具有分频功能。

（4）译码显示模块：构成此模块的数码管将计数循环电路模块的状态转换用数

字显示出来。 3、设计思路

（1）秒表控制模块的设计：应设计一个控制电路，实现对秒表的暂停、计数和清零。

（2）脉冲产生模块的设计：可以利用555定时器组成的多谐振荡器产生的脉冲信号和三态门、D 触发器组成的单脉冲来实现对计数循环模块的脉冲控制，而且根据多谐振荡器的输出脉冲频率，使秒表在规定的时间内完成状态转换。

（3）计数循环产生模块的设计：要选择具有对时钟脉冲选择和具有分频功能的计数器。

（4）译码显示模块的设计：可选用4输入显示数码管或7输入显示数码管将计数循环电路模块的状态转换用数字显示出来。 4、设计方案 4、设计方案222译码显示 译码显示 设计热副科级珀尔

计时、暂停、清零

图2 设计方案图 1、多谐振荡器电路：

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中

译 码 显 示 分 钟 个 位

秒 十 位 秒 个 位 0.1S 位 与 门 单脉冲发生器 多 谐 振 荡 器 电 路 开 关 控 制 电 路

的时钟信号。具体地说，如果开始时多谐振荡器处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。通过对电容、电阻的计算来确定0.1秒脉冲，实现对计数器的时钟控制。多谐振荡器在接通电源以后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲。多谐振荡器有很多种，例如对称式多谐振荡器，非对称式多谐振荡器，石英晶体多谐振荡器，555

定时器构成的多谐振荡器等等。面对如此众多选择，我最终决定选择555定时器构成的多谐振荡器，基于以下原因：

（1）CB555定时器属于常见器件，是一种性能较好的时钟源，类似石英晶体振荡器虽然更为精确，但考虑到普遍性以及易实现性我选择CB555这个器件。

（2）555定时器构成的多谐振荡器，相对其他方案更容易调整输出频率，通过调节滑动变阻器就可实现频率调整，调节方便快捷。

2、单脉冲发生器电路：

由开关控制的单脉冲发生器电路由三态门和D触发器组成。在此触发器中通过三态门滤波使输出都为高电平，再经过一个与非门使它的输出都为低电平，从而作为计数器清零端的控制信号。当触发器的输出Q为低电平时，计数器清零。

3、开关控制电路：

本模块主要由74LS160构成，将电路分为三个状态:0、1、2。当控制电路的160显示1的时候，表示计数，当控制电路的160显示2的时候，表示停止,当160显示0的时候，表示清零。

160显示1时，160的QA管脚输出高电平，与时钟信号一起经过与门，进入计时器的时钟信号端。当160显示2时，160的QA输出低电平，计时停止。当160显示0时，160的四个输出管脚全为低电平，经过非门后在一同进入四输入的与非门，进入计时器的清零端，计时器清零。

4、与门：

与门的两个输入分别为脉冲信号和计数器QA的输出端。当脉冲发生器的输出为高低电平，QA端输出高电平时，其输出为高低电平，脉冲信号通过与门使计数器工作，此时进入计时状态。当QA端输出为低电平时，脉冲信号无法通过与门送到计数器，此时计数器进入暂停状态。

5、计数器：

计数器是由触发器组成的时序电路，其功能是用触发器的状态记录输入端的时钟脉冲个数。它常用于计数、分频、定时及产生数字系统的节拍脉冲灯，种类非常多，如74LS160,74LS161,74LS190,74LS192等。结合这次设计的具体情况，秒表的计数为十进制，而这些计数器中74LS160为十进制计数器且在生活中广泛应用，比较普遍，此芯片还具有异步清零和同步置数功能可用于控制秒表清零和暂停等功能的实现，因此选用74LS160计数器。其中的六十进制也是用的74LS160组成，其中一片74LS160用置数法接成六进制计数器，然后两片异步串联连接，形成六十进制计数器，该计数器最大计数值为59。

6、译码显示：

常用的数码管有4输入的和7输入的，结合本设计，由于选用了74LS160计数器芯片，此芯片的输出为4位，若选用7输入数码管还需增加BCD－