数字式秒表课程设计报告

2012 ~2013学年第 2 学期

《数字电子技术》课程设计报告

题目：数字式秒表

专业：通信工程

班级：11级通信(2)班

姓名：X涛、李杨、X文凯、李芳琪

王然、程洋洋、王国文、谢灿指导教师：王银花

电气工程学院

2013年6月07日任务书

数字式秒表

摘要

在科技高度发展的今天，数字秒表在日常生活中是比较常见的电子产品，以其走时精确，使用方便，功用多而受广大用户所喜。

本设计所实现的数字式秒表是电子设计技术中最基本的设计实验之一。该数字计数系统的逻辑结构较简单，是由控制电路，复位电路，0.01秒脉冲发生器，译码显示电路构成的。其中控制电路是由基本R-S触发器以及电阻，开关组成的电路部分；复位电路是由机械开关，电阻，以及电源组成的电路部分；多谐振荡器是由555定时器以及其外围电路组成的电路分，它和分频器一起用来产生0.01秒的脉冲；译码显示电路由7448集成元件构成的电路部分；七段数码管电路由共阴极七段LED显示器，电阻和接地端组成的电路部分。

通过对各部分结构的了解，本实验从而设计出最大是为59.99秒的数字式秒表。通过对实验了解到计数秒表的设计存在一些问题，但是这也充分说明了数字秒表还存在很大的提升空间，对计数精度可以进一步提高。在设计实验中为了保证实验过程少走弯路，学会仿真是必要的，对本实验我们采用multism软件仿真，以便提高实验的正确性与可行性。

在平时的理论学习中遇到的问题都一一解决，加深了我对专业的了解，培养了我对学习的兴趣，为以后的学习打下了好的开端，我受益匪浅。同时，让我明白：电子设计容不得纸上谈兵，只有自己动手实际操作才会有深刻理解，才会有收获。

关键词译码显示电路；R-S触发器；555定时器；分频器

目录

第一章方案讨论1

1.1技术要求1

1.2方案论证与选择1

第二章实验芯片2

2.1计数器2

2.2译码器3

2.3七段数码管（LED）5

第三章电路设计7

3.1控制电路7

3.2 0.01秒脉冲发生电路8

3.3复位电路15

3.4计数器电路16

3.5译码显示电路17

第四章结论20

心得体会21

答辩记录及评分表22

附录26

插图清单26

插表表格27

元器件清单27 参考文献28

第一章方案讨论

1.1技术要求

1. 秒表最大计时值为59.99秒；

2. 7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。

1.2方案论证与选择

1.秒表最大计时值为59.99秒；

2. 7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。

选择信号发生器时，有两种方案：一种是用晶体振荡器，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。

秒表核心部分——计数器，此次选择74LS160计数器。它具有同步置数和异步清零功能。主要是利用它可以十分频的功能。

计数脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生100赫兹脉冲。频率较高时可采

用分频电路。

在选择译码器的时候，有多种选择，如74LS47，74LS48等4-7线译码器。如

果选择7447，则用来驱动共阳极数码管；如果选择7448，则用来驱动共阴极数码管。在选择数码显示管时，可以利用四个数码管；也可以借鉴简易数字频率计中的四位数码管来显示后四位，再用两个数码管显示分钟的两位。本次设计中选择后者。

第二章 实验芯片

2.1计数器

74LS160的管脚图及功能表如下

表2-1 74LS160功能表

图2-1 为74LS160管脚图及功能表

V LD Q Q Q Q RD LD ET EP CP D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 0 × × × × × × × × 0 0 0 0

1 0 × × ↑ D C B A D C B A

1 1 0 × × × × × × 保 持

1 1 × 0 × × × × × 保 持

1 1 1 1 ↑ × × × × 计 数

74LS160为异步清零计数器，即RD端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为“0”，功能表第一行。74LS160具有同步预置功能，在RD端无效时，LD端输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA，即所谓“同步”预置功能（第二行）。RD和LD都无效，ET或EP任意一个为低电平，计数器处于保持功能，即输出状态不变。只有四个控制输入都为高电平，计数器（161）实现模10加法计数Q3 Q2 Q1 Q0=1001时，RCO=1。

8421码加权计数器：，QD、QC、QB、QA输出见计数器工作波形图：

图2-2计数器工作波形图

2.2译码器

译码器电路是将数码转换为一定的控制信号。在此由7448集成元件构成，它能将一个二进制数码转换为输出端的电平信号以控制显示器。

图2-3 7448的管脚图

LT’,RBI’接逻辑开关，D,C,B,A接8421码拨开开关，a，b，c，d，e，f，g七段分别接显示器对应的各段。地线，电源线接好后，若线路无误后，接通电源就开始实验论证：（1）LT’=0,其余状态为任意态，这时LET数码管全亮。

（2）再用一根导先把0电平接到BI’/RBO’端，这时数码管全灭，不显示，这说明译码器显示是好的。

（3）断开BI’/RBO’与0电平相连的导线，使BI’/RBO’悬空。且使LT’=1，这时按动8421码拨码开关，输入D,C,B,A四位8421码二进制数，显示器就显示相应的十进制数。

（4）在（3）步骤后，仍使LT’=1,BI’/RBO’接LED发光二极管，此时若RBI’=1 按动拨码开关，显示器正常显示工作。若RBI’=0,按动拨码开关8421码输出为0000 时，显示器全灭，这时BI’/RBO’端输出为低电平即LED发光二极管全灭这就是“灭零”

功能。