课程设计数字跑表

目录

引言 (1)

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 (3)

2.2方案设计 (4)

2.2.1设计方案一（个人方案）电路图 (4)

2.2.2设计方案二（小组方案）电路图简单说明 (5)

2.3方案比较 (6)

3部分电路设计 (7)

3.1计数单元 (7)

3.2启动和暂停单元 (9)

3.3清零功能单元 (10)

3.4脉冲输出电路 (12)

3.5译码及显示电路 (13)

4调试与检测 (15)

4.1调试中故障及解决办法 (15)

4.2调试与运行结果 (16)

5仿真操作步骤及使用说明 (17)

结束语 (18)

参考文献 (19)

附录1 (20)

附录2 (21)

引言

21世纪是电子科技迅猛发展的时代，冰箱、电视、空调、汽车、相机、mp3等各种电子产品入住家家户户，关照着人们日常生活的每一个细节。人们的衣食住行乃至文化生活，早已离不开电子科技提供的优质服务。在科研领域，电子技术的应用更是大展拳脚，在通信、测量、勘探、航天甚至军事等领域都发挥着至关重要的作用。可以说，电子技术与网络技术、生物技术一其站在当今科学的最前沿，影响并改变着世界的样貌和人们的生活。

数字跑表作为一个简易的数字集成电路的应用，被广泛应用在田径、游泳等体育项目中，在学校体育教学中也是必备的用具。数字跑秒使用简单，携带方便，在多种电气设备均有应用。数字跑表具有计时功能，本次设计的数字跑表可以精确到0.01秒，可以在某些坏境下做到较精确的计时。

1设计意义及要求

1.1设计意义

在本次数字跑表课程设计中，我们将用到自己所学的数字电子技术方面的知识，通过思考设计出符合要求的电路。将理论与实践相结合，加深自对所学知识的理解，并提高应用能力。

本设计需要我们选择合适的芯片和元件并正确使用来实现数字跑表的功能。这就要求我们牢固掌握计数器的功能和各种进制的转换、译码器和数码管的使用、门电路的控制作用以及时序脉冲的产生方法等。各种电路的组合需要经过精密的计算和思考，整合各个功能电路，使之到道数字跑表的基本要求。这对我们熟悉各种芯片的功能用途很有帮助，可以开阔我们的眼界，使我们去接触一些在课堂上并不常使用的元件。在探究问题的最优解决方案时，我们将学会从各个方面考察探究和比较各个方法，并学会发散性的思考问题，不局限与已学的方法和他人的经验，力求创造性的解决问题，找到最优的方案。

在本次设计中，我们不但可以加深对课本知识的理解，并且在实践能够提高自己的分析能力、设计能力、团结合作能力以及抗挫折的心理调节能力。通过此次设计，我们对于电子技术的兴趣将大大提高，使我们以更加严谨认真的态度去对待在未来的学习。

1.2设计要求

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。

2方案设计

2.1设计思路

1)用多功能计数器产生十进制和六进制，实现数字跑表的计数功能。

2)利用555定时器构成的多谐振荡器产生时序脉冲，在特定的参数下可以实现产 生100HZ 的脉冲，达到数字跑表的计时要求。

3)利用各种逻辑门电路对计数器进行控制，实现数字跑表的启动、暂停和清零。 4)利用译码器和数码管实现译码及显示功能。

5)考虑到电路存在的各种延时及干扰等实际因素，在理论的基础上添加一下元器 件，减少延时和干扰。 系统框图如图2-1 图2-1系统框图

555多谐振荡器产生时序脉冲

计数器

译码器

数码管显示电路

逻辑门电路

逻辑门电路

启动/暂停

清零

2.2方案设计

2.2.1设计方案一（个人方案）电路图

图2-2方案一电路图

如图2-2所示，该电路由时序脉冲源、计数器、译码器、数码管及逻辑控制电路组成。

时序脉冲源由555定时器构成的多谐振荡器，设置特定的参数可以产生频率为100Hz 的时序脉冲，为计数器U10提供时序脉冲，使之计数。计数器由6个74LS90芯片十进制计数器组成，通过芯片间的连接实现微秒、秒、分计时电路。计数器输出连接译码器，译码器再连接数码管，起显示作用。逻辑门控制计数器的启动/暂停及清零。

接通电源后，将启动开关打到低电平端，电路即开始计时，将开关打到高电平端，电路就暂停计时；清零开关打到高电平，计时清零。这样就实现了数字跑表的各项基本功能。

2.2.2设计方案二（小组方案）电路图简单说明

图2-3方案二电路图

如图2-3所示，电路的计数原理与方案一基本相同，这里不再讲解。控制清零部分利用Q1、Q2接或门，在接地开关的连接端上拉电阻接电源，再接到或门的输入另一输入端，输出接RD(1)和RD(2).若清零端接高电平，则可实现清零功能。启动暂停端，555振荡电路与锁存器开关分别接或门两输入端，或门输出接U6的CKA信号输入。

2.3方案比较

通过对比方案一和方案二可以看出：方案一的控制清零电路利用或非门和非门串联起到以其到或门的作用，比较繁琐，而方案二直接用或门，比较简单、明了。同时，方案二启动暂停开关使用锁存器，比较好的防止了机械抖动，使开关控制更加灵敏，精确。

考虑到实际情形，我认为方案二更加简洁，也更具有可行性，能够更好的应用于实际中，因此选择方案二作为小组方案。

3部分电路设计

3.1计数单元

电路采用6个74LS90芯片构成数字跑表的主体计时部分，74LS90为异步二-五-十制计数器。其引脚图如图3-1

CP0 NC Q0 Q3 GND Q1 Q2

┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐

│14 13 12 11 10 9 8│

）│

│ 1 2 3 4 5 6 7│

└┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘

CP1 R1 R2 NC Vcc S1 S2

图3-1 74LS90集成计数器引脚图

74L90功能表如表3-1所示

表3-1 74LS90功能表

MR1 MR2 MS1 MS2 CP0 Q3 Q2 Q1 Q0

H H L X X L L L L

H H X L X L L L L

X L H H X H L L H

L X H H X H L L H

L X L X 计数

L X X L 计数

X L L X 计数

X L X L 计数