数字式秒表实验报告

《电子技术》课程设计报告

题目数字式秒表

学院（部）信息学院

专业电子信息专业

班级

学生姓名

学号39

12 月19 日至12 月30 日共2 周

指导教师（签字）

前言

如今，信息正是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的技术领域之一，数字技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化，但大规模集成电路中的基本模块结构仍然需要基本单元电源电路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大规模或中规模地方法仍然需要我们掌握。

二进制数及二进制代码是数字系统中信息的主要表示形式，与，或，非三种基本逻辑运算是逻辑代数的基础，相应的逻辑门成为数字电路中最基本的元件。数字电路的输入，输出信号为离散数字信号，电路中电子元器件工作在开关状态。除此之外，由与，或，非门构成的组合逻辑功能器件编码器，译码器，数字分配器，数字选择器，加法器，比较器以及触发器是常用的器件。

与模拟技术相比，数字技术具有很多优点，这也是数字技术取代模拟技术被广泛使用的原因。

此次课设更是加深了我们对数字技术的理解和认识。

目录

题目摘要关键词设计要求 (4)

第一章系统概述 (5)

第二章单元电路与分析 (6)

2.1 秒信号发生器 (6)

2.1.1 555定时器的功能 (7)

2.1.2 555构成的多谐振荡器 (7)

2.1.3 多谐振荡器的仿真图 (8)

2.2 控制电路 (8)

2 .3 分、秒、毫秒计数器电路设计 (10)

2.3.1 选择计数器的方案 (10)

2.3.2 74LS161计数器的功能介绍 (11)

2.3.3 计数器最终连线图 (12)

2.4译码部分 (12)

2.4.1 译码器的基本原理 (12)

2.4.2 方案的提出 (12)

2.4.3 方案对比与选择 (13)

2.4.4 74LS48的功能介绍 (14)

2.5 数码管 (15)

2.5.1 七段数码管工作原理 (15)

2.5.2 七段数码管内部结构介绍 (15)

2.5.3 显示器匹配电路图 (16)

2.5.4 译码器与数码管匹配电路的仿真图 (16)

第三章总体电路图 (16)

第四章结束语 (17)

4.1 总结语 (17)

4.2 故障分析 (17)

参考文献 (18)

元器件明细表 (18)

鸣谢 (19)

收获与体会 (19)

评语 (20)

摘要

本次的设计任务是一个数字秒表，而秒表与普通的钟表不同，它的目的是对从某一时刻到另一时刻的时间间隔进行计时。

在翻阅相关资料后，我们把秒表的设计分成了三大部分：基准脉冲产生部分；控制部分和计数、译码、显示部分。

基准脉冲产生部分由石英振荡器和由计数器组成的分频器构成。在石英振荡器中，石英晶体的固有频率是1M Hz，即振荡器的输出为1M Hz的矩形脉冲。而分频器将1M Hz 分频为100 Hz的基准脉冲。

控制部分可由基本RS触发器和相应的开关组成。

计数、译码、显示部分中，将使用同步四位二进制加法计数器74LS161 来计数。74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。

关键词基准脉冲计数译码数字显示

技术要求

1.秒表最大计时值为99分59.99秒；

2. 6位数码管显示，分辨率为0.01秒；

3 .具有清零，启动计时，暂停及继续计数等控制功能；

4.控制操作间不超过二个。

第一章系统概述

所为数字式秒表，所以必须有一个数字显示。按设计要求，须用七段数码管来做显示器。题目要求最大记数值为99，59，99，那则需要六个数码管。要求计数分辨率为0.01秒，那么我们需要相应频率的信号发生器。

选择信号发生器时，有两种方案：一种是用晶体震荡器，另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。其核心部分使用六个74160计数器采用串联方式构成，这种连接方式简单，使用元器件数量少。由于555定时器的比较器灵敏度较高，输出驱动电流大，功能灵活，再加上电路结构简单，计算比较方便，所以CP 脉冲是由555多谐振荡器产生的。

数字式秒表实际上是一个频率（100HZ ）进行计数的计数电路。由于数字式秒表计数的需要，故需要在电路上加一个控制电路，该控制电路清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能，同时100HZ 的时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。数字电子钟的总体图如图所示。由图可见，数字电子钟由以下几部分组成：555振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器；防抖开关；秒表控制开关；一百进制秒、分计数器、六十进制秒计数器；以及秒、分的译码显示部分等

串电阻

串电阻

串电阻

第二章单元电路设计与分析

§2.1秒信号发生器

§2.1.1 555定时器的功能

555定时器组成及工作原理如下：

图2-1-1 555定时器电路结构图

如图2是555定时器电路结构的简化原理图和引脚标识。由电路原理图可见，该集成电路由下述几部分组成：串联电阻分压电路、电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管T以及缓冲器G组成。（注释：编号555的内涵是因该集成电路的基准电压是由三个5kΩ电阻分压组成）

定时器的功能主要取决于比较器，比较器C1和C2的输出控制着RS触发器和放电三极管T的状态，R D为复位端。当R D=0时，输出U0=0,T管饱和导通。此时其他输入端状态对电路清零0状态无影响。正常工作时，应将R D接高电平。当控制电压输入端5脚悬空时，比较器C1、C2的基准电压分别是2Ucc/3和Ucc/3。如果5脚Uic外接固定