1、课程设计说明书题 目 ： 数字秒表设计与实验学校代码： 10128学 号： 201031504024摘 要数字秒表是一种常用的计时工具，以其价格低廉，走势准确，使用方便，功能多而广泛应用于体育比赛中。本设计所实现的数字式秒表是电子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，需要实现清零，启动计时，暂停计时，继续计时等功能。本实验是由显示器，控制电路，脉冲发生器构成的。其中控制电路基本由 74LS160 触发器，开关组成的电路部分。多谐振荡器是由 555 定时器以及外围电路组成的电路部分。关键词：数字秒表；74LS160 触发器；555 定时器AbstractDigital st
2、opwatch is a common timing tool, with its low price, trend of accurate, convenient use, multiple functions and is widely used in sports competitions. The design realization of digital stopwatch is electronic technology in the most fundamental design experiment. The digital counting system logic stru
3、cture is relatively simple, need to achieve zero, the start time, pause time, continue to timing and other functions. The experiment is composed of display, control circuit, pulse generator. The control circuit consists essentially of a 74LS160 trigger, switch circuit. The multivibrator is made up o
4、f 555timer and a peripheral circuit portion of the circuit.Keywords: Digital stopwatch; 74LS160 trigger; 555 timer目录一、设计任务概述1二、设计方案论证及方框图1三、电路组成及工作原理2四、电路元器件选择与计算9五、安装与调试101、安装 102、测试方案 103、调试过程 104、调试中发现的问题及解决措施 10六、指标测试1、单元电路功能测试 112、整体电路功能测试 123、Max Plus 仿真 12结论14参考文献15谢辞161一 设计任务概述数字秒表是日常生活中比较常见
5、的电子产品，以其价格低廉，走时准确，使用方便，功能多而倍受广大用户的喜爱，如在很多喜庆的场合，对某一时刻进行倒计时，或者在体育比赛中进行计时等。本实验要求设计任务是秒表最大计时值为 99.9 秒。3 位数码管显示，分辨率为0.1 秒。具有清零，启动计时，暂停及继续计时等控制功能。控制操作键尽量少。二 设计方案方框图及论证综合各种报警器的优缺点，并根据本设计要求及性能指标，兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因素，确定数字秒表主要组成部分的方框图如图 1 所示。由 555多谐振荡器构成的脉冲发生器，由 74LS160 构成的计数器，还有 LED 显示器，以及由开关构成的具有清零，启动，暂停继续功能的
6、控制按键电路。图 1 数字秒表总框图数字式秒表，就需要显示数字。根据设计要求，要用数码管来做显示器。题目要求最大记数值为 99 分 59.99 秒，则需要一个 7 段数码管作为秒位（有小数点）和三个 7 段数码管作为分秒位。要求计数分辨率为 0.0 1 秒，那么我们需要相应频率的555 多谐振荡器数码管显示电路74LS160触发器按键电路2信号发生器。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。选择信号发生器实现电路时可以有多种方案：方案一：采用集成电路 555 定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器；方案二：一种是用晶体振荡器
7、。石英晶振荡器精度很高，一般都需要多级分频。技术性比较：由于我们的实验设计是设计一个简易的数字秒表，分辨率为 0.01，石英晶振荡器的精度较 555 定时器较高。经过比较，最终选择方案一。三 电路组成及工作原理数字秒表原理图如图 2 所示。1.控制电路控制电路如图 3-1 所示是由一个基本R-S 触发器，机械开关，电阻以及 5 伏电源组成。主要实现秒表的停止和开始计数功能。开始，停止功能可以只用一个机械开关实现，之所以用此电路代替机械开关，是因为利用此电路的锁存功能，防止开关 K 在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路，影响秒表正确计数显示。图 2 数字电路工作原理图3图 3-1 控制电路2.0
8、.01 秒控制电路555 定时器管脚图4J3Key = CU10A7408NVCC5VVCC5VU1LM555CMGND1DIS7OUT 3RST4VCC8THR6CON5TRI2R15.0kR25k C110FC20.022F图(a) 555 组成的占空比可调的多谐振荡器图(b)工作波形555 组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，图（a）为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器，调节 Rp 可得到任意频率的脉冲信号，由于电容 C 充放电回路的时间常数不等，所以（a）输出波形为矩形脉冲，矩形脉冲的占空比随频率变化而变化。图 3-2 0.01 秒脉冲发生电路5U574LS160DQA 14QB 1
9、3QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK2U674LS160DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK2U774LS160DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK2U8A7406NU9B7406N该电路是由 555 定时器以及外围的电阻，电容组成的。其中从 555 定时器构成的多谐振荡器 OUT 引脚出来的频率是 100 赫兹。3.清零电路该复位电路由机械开关，电阻，以及电源组成
10、。输出线 1 接在 74160 的复位端。当需要复位时，合上开关，从输出线 1 即可输出复位信号（即清零信号） ，复位电路的基本功能是：提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防开关分-合过程中引起的抖动而影响复位。另外复位电路主要完成清零功能4.译码显示电路图 3-3 译码器电路1）计数器61 2 3 4 1 23 45 67 89 10 213 47LS RD CP 1 GND EP VC 0 5 16D2 3 LD ET Q 0 O 56 7 89101112131474LS160RD CP D1 GNDEPVCCD0151
11、6D2 D3LDETQ3Q2Q1Q0CO74LS160 的管脚图及功能图如图 3-4图 3-4 为 74LS160 的功能图及功能表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） 。 和 L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，Q 3 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 3-5：RD LD ET EP CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 0 01 0 D C B A D C B A1 1 0 保 持1 1 0 保 持1 1 1 1 计 数74LS160 功能表
