數(shù)字秒表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　數(shù)字秒表課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　姓名： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學(xué)號： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p><b>　　目錄</

2、b></p><p>　　第一章、課程設(shè)計(jì)目的- 1 -</p><p>　　第二章、課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求- 2 -</p><p>　　第三章、總體方案概述- 3 -</p><p>　　第四章、電路總體框圖與原理概述- 4 -</p><p>　　4.1、觸發(fā)器及控制電路：- 4 -</p>

3、;<p>　　4.2、秒脈沖發(fā)生器：- 5 -</p><p>　　4.3、計(jì)數(shù)器：- 7 -</p><p>　　4.4、譯碼及顯示：- 8 -</p><p>　　第五章、電路圖設(shè)計(jì)、仿真及元器件清單- 10 -</p><p>　　第六章、電路的焊接- 12 -</p><p>　　第七章

4、、調(diào)試與分析- 13 -</p><p>　　7.1、電子秒表準(zhǔn)確度的測試- 13 -</p><p>　　7.2、計(jì)數(shù)、譯碼、顯示單元的測試- 13 -</p><p>　　7.3、整體測試- 13 -</p><p>　　第八章、總結(jié)- 14 -</p><p>　　第九章、附圖：（實(shí)物）- 15 -&

5、lt;/p><p>　　第一章、課程設(shè)計(jì)目的</p><p>　　在學(xué)完了《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的基本理論后，通過設(shè)計(jì)和制作簡單的電子電路以：</p><p>　　1、培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識去分析和解決工程實(shí)際問題的能力</p><p>　　2、學(xué)習(xí)較復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，提高基于模擬、

6、數(shù)字電路等知識解決電子信息方面常見實(shí)際問題的能力，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行制作和自行調(diào)試</p><p>　　3、進(jìn)行基本技能訓(xùn)練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運(yùn)用的能力，掌握設(shè)計(jì)資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等</p><p>　　4、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力</p><p>　　第二章、課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p>

7、<p>　　自備元器件設(shè)計(jì)一個簡單的數(shù)字秒表，要求：</p><p>　　1、兩位數(shù)碼顯示，0-99秒的計(jì)時(shí)功能；</p><p>　　2、設(shè)計(jì)外部操作，控制秒表的停止和啟動；</p><p>　　3、計(jì)時(shí)器是99秒遞增計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1秒；</p><p>　　4、要求百秒誤差不超過2秒。</p><p>

8、　　第三章、總體方案概述</p><p>　　利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器為電路提供脈沖源以驅(qū)動電路工作。利用集成與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器（低電平直接觸發(fā)）實(shí)現(xiàn)電路的控制暫停與連續(xù)，用兩個七段LED數(shù)碼管顯示“秒表”，顯示時(shí)間為00-99秒，每個固定時(shí)間周期自動加一。計(jì)數(shù)器采用十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為譯碼器提供十種不同的四位二進(jìn)制信號。譯碼器部分采用的是BCD碼譯碼器CD4511，用

9、于將十進(jìn)制信號翻譯成七段數(shù)碼管的電平信號，完成顯示工作。</p><p>　　第四章、電路總體框圖與原理概述</p><p>　　數(shù)字秒表在邏輯功能上是由脈沖發(fā)生器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器及控制電路等六部分組成，其總體框圖如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 電路總框圖</p><p>　　4.1、觸發(fā)器及控制電路：<

10、;/p><p>　　觸發(fā)器是由集成與非門74LS00構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，屬于低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，然后再配合兩個按鈕開關(guān)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的計(jì)數(shù)啟動、停止的控制功能。</p><p>　　集成與非門74LS00引腳圖：</p><p>　　圖4.2 74LS00引腳圖</p><p>　　集成與非門74LS00是四組雙輸入與非門集成芯片，可以用它來

11、組成基本RS觸發(fā)器以實(shí)現(xiàn)控制電路的分功能。</p><p>　　觸發(fā)器是數(shù)字系統(tǒng)中構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元，而基本RS觸發(fā)器是各種觸發(fā)器電路中結(jié)構(gòu)形式最簡單的一種，同時(shí)它又是許多復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的一個組成部分。用兩個與非門即可組成基本RS觸發(fā)器，其邏輯圖及真值表如下：</p><p>　　圖4.3 由雙與非門組成的基本SR觸發(fā)器</p><p>　　表4.1

12、 基本SR觸發(fā)器特性表</p><p>　　將基本RS觸發(fā)器與兩個動作開關(guān)結(jié)合即可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)計(jì)數(shù)的啟動和停止。</p><p>　　4.2、秒脈沖發(fā)生器：</p><p>　　該部分核心是利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，其電路圖如下：</p><p>　　圖4.5 秒脈沖發(fā)生器的接線圖</p><p>　　秒脈沖

13、發(fā)生器由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C1構(gòu)成多諧振蕩器，2腳和6腳相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號，直接利用電源通過R1、R2向C1充電，以及C1通過R2向放電端7放電，使電路產(chǎn)生振蕩。</p><p>　　輸出脈沖信號的周期：</p><p>　　T=0.7(R1+2R2)*C1</p><p>　　由圖中參數(shù)求得T為1.057

14、秒。</p><p>　　圖4.6 555的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如上圖所示。其由3個阻值為5KΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或

15、使其電壓低于0.7V）可使555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時(shí)，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管TD導(dǎo)通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V，輸出電流可達(dá)200mA，因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V—18V范圍內(nèi)使用。</p><p&g

16、t;　　555定時(shí)器工作時(shí)過程分析：5腳經(jīng)0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。當(dāng)VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。當(dāng)VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時(shí)器輸

17、出狀態(tài)保持不來。當(dāng)VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。當(dāng)VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。</p><p><b>　　4.3、計(jì)數(shù)器：&l

18、t;/b></p><p>　　計(jì)數(shù)器采用74LS161的十進(jìn)制接法來實(shí)現(xiàn)，共有兩個分別實(shí)現(xiàn)個位數(shù)和十位數(shù)的計(jì)數(shù)。</p><p>　　74LS161為同步可預(yù)置四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其由四個D 觸發(fā)器和若干個門電路構(gòu)成，具有計(jì)數(shù)、置數(shù)、保持、異步清零等功能。</p><p>　　圖4.7 74LS161的引腳圖</p><p>　　

19、表4.2 161的功能表</p><p>　　上圖是74LS161的引腳圖及功能表。該設(shè)計(jì)的電路連接圖為：</p><p>　　圖4.8 進(jìn)位計(jì)數(shù)的連接圖</p><p>　　當(dāng)?shù)谝粋€計(jì)數(shù)器計(jì)滿十個數(shù)時(shí)，通過一個與非門和一個非門將計(jì)數(shù)脈沖送到第二個計(jì)數(shù)器的CP端，這樣即可以實(shí)現(xiàn)0到99的加法與進(jìn)位即計(jì)數(shù)功能。</p><p>　　4.4、

20、譯碼及顯示：</p><p>　　譯碼顯示電路由BCD碼譯碼器和七段LED共陰極數(shù)碼管構(gòu)成。本設(shè)計(jì)選用CC4511和七段式共陰極數(shù)碼管構(gòu)成譯碼顯示電路。</p><p>　　圖4.9 CD4511的引腳圖</p><p>　　表4.3 CD4511的工功能表</p><p>　　CC4511的引腳圖及功能表如上所示。其接受來自計(jì)數(shù)器161

21、的信號，通過“譯碼”功能結(jié)合數(shù)碼管將數(shù)字直觀地顯示出來。七段式共陰極數(shù)碼管引腳圖如下：</p><p>　　圖4.10 共陰極數(shù)碼管</p><p>　　第五章、電路圖設(shè)計(jì)、仿真及元器件清單</p><p>　　圖5.1 電路仿真圖</p><p>　　表5.1 元件清單</p><p><b>　　第

22、六章、電路的焊接</b></p><p>　　先用萬用表檢測元件參數(shù)是否符合要求，然后按照原理圖進(jìn)行元件裝配，裝配完成后焊接該硬件。焊接時(shí)，以45度靠緊焊接面進(jìn)行預(yù)熱，然后將焊錫絲同時(shí)伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處，當(dāng)焊錫絲融化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤濕焊盤和組件腳，當(dāng)焊點(diǎn)上的焊錫成圓錐形時(shí)既抽離焊錫絲。在焊錫完全融化后，移去烙鐵頭。如果焊點(diǎn)有連焊，應(yīng)將焊錫線與烙鐵頭一起接觸在連焊的焊點(diǎn)

23、之間，待焊錫絲與助焊劑一起溶化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側(cè)放著向下移走，吸去多余的焊錫。焊點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是：焊點(diǎn)成錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。另外，焊好的整版應(yīng)簡潔干凈整齊，背面用線盡量短而少且保證無虛焊點(diǎn)，無短路情況發(fā)生。</p><p><b>　　第七章、調(diào)試與分析</b></p><p>　　7.1、電子秒表準(zhǔn)確度的測試</p><

24、;p>　　用示波器觀察輸出電壓波形并利用電子鐘或手表的計(jì)時(shí)對數(shù)字秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。這里補(bǔ)充說明一點(diǎn)：實(shí)際的電路中R2是由一個20KΩ的電阻和一個100KΩ的電位器組成，利用周期計(jì)算公式：T=0.7（R1+2R2）*C1，調(diào)節(jié)電位器阻值即可實(shí)現(xiàn)對秒表的校準(zhǔn)調(diào)節(jié)。</p><p>　　7.2、計(jì)數(shù)、譯碼、顯示單元的測試</p><p>　　測量計(jì)數(shù)器功能和分頻器功能，看輸出頻率是否為10倍關(guān)

25、系，各段測量顯示管的功能是否正常。</p><p><b>　　7.3、整體測試</b></p><p>　　接通電源后，按不同的開關(guān)測試該秒表是否能正常啟動、停止。</p><p><b>　　第八章、總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì),我明白了一個道理：無論做什么事情,都必需養(yǎng)成

26、嚴(yán)謹(jǐn),認(rèn)真,善思的工作作風(fēng)。該設(shè)計(jì)由于采用的是數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的,所以電路較復(fù)雜,但是容易理解。每一部分我都能理解并且能有多種設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì),我掌握了操作仿真軟件的一系列步驟,如元件的運(yùn)用、搜索及排布，連線的技巧及整體電路圖的布局等。</p><p>　　通過對元器件的用途以及它們的參數(shù)、性能的了解，我產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。</p><p

27、>　　另外在本次課程設(shè)計(jì)中，實(shí)物設(shè)計(jì)部分，需要焊接的地方較多，排布比較緊密，焊接不到位、排布不合理對在設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題加大了難度，所以這次實(shí)踐不僅加強(qiáng)了我的動手能力，而且加強(qiáng)了我將書本上的知識轉(zhuǎn)化成實(shí)際應(yīng)用的能力，更近一步了解了此類芯片在實(shí)際中的應(yīng)用及會出現(xiàn)的各種問題。</p><p>　　而且通過這次設(shè)計(jì)讓我們更清楚的學(xué)習(xí)到了數(shù)字邏輯帶電路中的知識，理論知識終究不是實(shí)踐能力，在實(shí)踐面前一系列的問題

28、會突發(fā)出現(xiàn)，但是沒有扎實(shí)的理論知識，實(shí)踐能力又無從存在，二者可謂缺一不可。這次設(shè)計(jì)對自己以后將理論知識應(yīng)用在工作中提供了良好的鍛煉以及提高創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)解決問題的能力，相信以后類似這樣的課程設(shè)計(jì)我會做得更好。同時(shí)，也明顯提高了我理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力，增加了把理論用于實(shí)踐的興趣，同時(shí)也提高了我分析問題和解決問題的能力。沒有最好，只有更好。我相信通過這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我以后會更加努力，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去面對一切?？朔щy，戰(zhàn)勝自我，超越自

29、我。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》.出版地：北京高等教育出版社，2005，146108</p><p>　　2 艾永樂.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.出版地：中國電力出版社，2010，151945</p><p>　　第九章、附圖：（實(shí)物）</p>