1、课程设计方案题目：电子秒表班级：电气 1403 班成员：邹世琦侯宇琦郭星刘斌史豪坤李梦滢2016 年 5 月一、设计任务利用 CC7107 A/D 转换器设计制作 3 位直流数字电压表12二、设计要求及指标1绘出三位半直流数字电压表的电路接线图2阐明组装、调试步骤3说明调试过程中遇到的问题和解决的方法三、实验仪器与器材1、直流稳压电源2、CD4511BCD 七段锁存-译码- 驱动器3、MC1403 基准电源4、共阴极 LED 显示器5、多谐振荡器6、石英晶振7、电压表、电流表、电阻、电容若干四、数字电子秒表设计4.1 电子秒表的基本组成和工作原理电子秒表电路的基本组成框图如图所示，它主要由多谐
2、振荡器、计数器、译码器和数码显示器 4 个部分组成。图 1.1 电子秒表电路的基本组成电子秒表设计电路总图如图 1.2 所示，图中由定时器 555 构成方波振荡器，用来产生 50Hz 的矩形波。第 I 块计时器作 5 分频使用，将 555 输来的 50Hz 的脉冲变为 0.1 秒的计数脉冲加给计数器。第 II、第 III 块计数器 Q0 与 CP2 相连，脉冲从 CP1 输入，都以接成十进制计数电路，其中第 II 块是每 0.1 秒进位，第III 块是每秒进位。两片 CD4511 是译码器，将计数器输来的 8421BCD 码为十进制数分别去驱动两个数码管，使之相应的显示。开关 S1 闭合开始计
3、数，断开停止计数；开关 S2 断开秒表清 0，闭合可以计数。图 1.2 电子秒表设计电路总电路图4.2 发生电路NE555 定时器是电路结构简单、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震荡。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震荡频率，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震荡频率是很困难的，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震荡频率，而且通过改变 R,C 的数值可以和容易实现对频率的调节。图 1.3NE555 电路图及管脚图4.3 计数电路要实现 0.1 秒计数
4、，须设计一个 10 进制计数器；要实现秒计数，须再设计一个 10 进制计数器；这里也选用 74LS90 实现。二 五 十进制加法计数器 74LS90 构成电子秒表的计数单元，其中计数器接成五进制形式，对频率为 50HZ 的时钟脉冲进行五分频，在输出端 QD 取得周期为 0.1S 的矩形波脉冲，作为计数器的时钟输入。计数器及计数器接成8421 码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示 0.10.9 秒计时。74LS90 功能表如下：输 入 输 出清 0 置 9 时 钟R0(1)、R 0(2) S9(1)、S 9(2) CP1 CP2QD QC QB QA 功 能1
5、1 0 0 0 0 0 0 清 000 1 1 1 0 0 1 置 9 1 QA 输 出 二进制计数1 QDQCQB 输出 五进制计数 QA QDQCQBQA 输出8421BCD 码 十进制计数QD QAQDQCQB 输出5421BCD 码 十进制计数0 00 01 1 不 变 保 持74LS90 功能：通过不同的连接方式，74LS90 可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助 R0（1）(2 管脚) 、R0（2） （6 管脚）对计数器清零，借助 S9（1）（6 管脚） 、S9（2） （7 管脚）将计数器置 9。其具体功详述如下：（1）计数脉冲从 CP1 输入，QA 作为输出端，为二进制计数器
6、。（2）计数脉冲从 CP2 输入，QD、QC 、QA 作为输出端，为异步五进制加法计数器。（3）若将 CP2 和 QA 相连，计数脉冲由 CP1 输入， QD、QC 、QB、QA 作为输出端，则构成异步 8421 码十进制加法计数器。（4）若将 CP1 与 QD 相连，计数脉冲由 CP2 输入，QA、QD、QC、QB 作为输出端，则构成异步 5421 码十进制加法计数器。（5）清零、置 9 功能。a) 异步清零当 R0（1） 、R0（2）均为“1”；S9（1） 、S9 （2）中有“0”时，实现异步清零功能，即 QDQCQBQA=0000。b) 置 9 功能当 S9（1） 、S9（2）均为“1”
7、；R0 （1） 、R0（2）中有“0”时，实现置 9 功能，即QDQCQBQA =1001。本设计采用的是 74LS90 的五分频和十进制计数功能。其中，74LS90（1）是对50Hz 的脉冲信号进行五分频，实现输入为 10Hz（0.1s） ，74LS90 （2） 、74LS90（3）实现十进制计数。4.4 译码显示电路(1)码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以 8421BCD 码形式输出，用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。本设计用的 CD4511 是用于驱动共阴 LED 显示器的 BCD-84217 段译码器。(2)半导体数码管（数码显示器
8、）现在的许多电器设备上都有显示十进制字符的字符显示器，以直观的显示出电器设备的运行数据。目前广泛使用的字符显示器是七段字符显示器，或称七段数码管。常见的七段数码管有液晶显示数码管和半导体数码管两种。图 1.4 CD4511 电路图五、数字电压表的安装与调试1、数码显示部分的组装和调试用检查动态显示的方法分别检查数码管的显示数及选通情况2、标准电压源的连接和调整插上基准电源，用标准数字电压表检查输出是否为 2.5v，然后调整电位器，使其输出电压为 2.00v，调整结束后去掉电源线3、总装测试的方法与步骤（1）接线：按照设计电路接好线路，并插上芯（2）通电显示检查：接通+5v、-5v 电源及地线，此时显示器将显示“000”值，否则，应依次检测电源正负电压，用示波器测量，观察波形，判别故障所在（3）电压粗测调节输入电压的高低。4 位输出显示数码应相应变化，然后进入下一步精调（4）测量基准校准:用示波器测量输入电压，调节电位器，使 VX=1.000v，调整基准电压源，使指示值与标准电压表误差个位数在 5 之内（5）测量电压极性显示检查；改变输入电压 VX 极性，使 VI=-1.000v，检查是否有“-”显示，并校准显示值（6）在+1.999v-1.999v 量程内再一次仔细测量，是全部量程内误差均不超过个位数在 5 之内
