电子秒表的设计

电子秒表的设计

一、设计要求 (2)

二、设计的目的与作用 (2)

三、设计的具体体现 (2)

1.电子秒表的基本组成 (3)

2.电子秒表的工作原理 (3)

3.电子秒表的原理图 (4)

4.单元电路设计 (4)

5.设计仿真与PCB制版 (12)

四、........................................... 心得体会17

五、............................................... 附录18

六、........................................... 参考文献20

一、设计要求

1.以0.01秒为最小单位进行显示。

2.秒表可显示0.01〜59:59:99秒的量程。

3.该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。

-——、^^计^方

方案一：通过单片机来实现电子秒表

基于51单片机电子秒表，设计简单，而且技术准确，缺点是价格相比于数字电路实现的秒表技术要昂贵。

方案二：采用数字电路来实现秒表计数，优点是价格便宜，计数精确，反应较快，缺点 是，电路芯片较多，设计电路复杂。

经过比较选择了较为经济适用的数字电路。

二、 设计的目的与作用

1. 培养我们运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高专业基本技能、 创新

能力。通过课程设计，学习到设计写作方法，能用文字、图形和现代设计写作方法系 统地、正确地表达课程设计和研究成果。

2. 熟悉555方波振荡器的应用。

3. 熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。

4. 建立分频的基本概念。

三、 设计的具体体现

1.电子秒表的基本组成

电子秒表电路的基本组成框图如图所示，它主要由基本 RS 触发器、多谐振荡器、计数器

和数码显示器4个部分组成。

用，将555输来的50Hz 的脉冲变为0.1秒的计数脉冲，在输出端 Qd 取得，作为第2块计 数器的始终输入，第2、第3块计数器QA 与 CP2相连，都已接成8421码十进制计数电路， 第4块接成六进制形式，其输出端与译码显示器的相应输入端连接，可显示 00:00 : 00—

电子秒表电路的基本组成（方框图）如

5分频使

—59:59:99s

3•电子秒表的原理图

图（2）原理图

4.单元电路设计

（1）由NE555F组成的多谐振荡器（多谐振荡器）

ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd 封装形式。其他ha17555 Im555、ca555分属不同的公司生产的产品。

内部结构和工作原理都相同。ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管•组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器•为上•下比较器提供基准电压•所以称之为555。

555内部结构及引脚如下图所示：

图（3）555内部结构及引脚图

（A）、555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下:

表（1）555功能真值表

注明：6脚为THR触发器输入端，低电平有效

2脚为TRI，阀值输入端，高电平有效。4脚为RST总复位端，低电平有效

7脚为DIS ,放电端。5脚为CON 控制端。1脚接地，8脚接电源 3脚为输出端。TD 为内部三极

管。

（B ）时钟信号产生电路

图（4） 555组成的多谐振荡器

NE555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。利用 闭合回

路的反馈作用可以产生自激振荡。

TTL 电路延迟时间短，难以控制频率。电路接入

RC 回路有助于获得较低的振荡频率，由于门电路的作用时间极短，

TTL 电路自有几十纳

秒，所以想获得稍低一些的振荡频率式很困难的，而且频率不易调节。在电路中接入 RC

电路可以有助于获得较低的振荡频率，而且通过改变 R ，C 的数值可以很容易实现对频率

的调节。

振荡电路是数字秒表的核心部分，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率

R i .R 2 .C

决定了多谐振荡器的周期，即决定了形成的方波的频率利用闭合回路中的负反馈作用可以 产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡，只要负反馈作用足 够强。为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻，其中电容为

O.Oluf 和

O.luf ，电阻为100K 欧姆

用集成与非门构成基本二RS 触发器，属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功

不变。再按动按钮开关J2，则Q 由0变

(2)基本RS 触发器

丄-_

J J

A -I ---- 鼻F . O —

-O ...........

图（5）RS 触发器电路逹卜

S15±°P F

vc 能。

p;: E :丄嬴

匚它的一路输出 --

-Kev = - H --

作为单稳态触发器的输入，另一路输出作为与非门的输入控制信 号。

按动按钮开关J1 （接地）， 则门 1输出=1;门2输出Q=0 J1复位后Q 状态保持