1、电子课程设计电子秒表学院：电子信息工程学院班级：姓名：学号：指导教师：任青莲2014 年 12 月目录一、设计任务与要求 .3二、总体框图 .32.1、结构框图 .32.2、设计方案 .4三、选择器件 .43.1、数码管 .43.2、555 定时器 .43.3、计数器 74LS160 .63.4、74LS00 .8四、功能模块 .104.1、十进制计数器 .104.2、六进制计数器 .114.3、脉冲源 .114.4、启动与停止电路 .124.5、清零电路 .12五、总体设计电路图 .135.1、总体设计电路图 .135.2、仿真结果 .145.3、硬件实验 .14六、心得体会 .16电子秒表
2、一、设计任务与要求设计任务与要求：1. 设计一电子秒表，计时范围 0.01s9min（即电子秒表计时显示部分由0.01s 位、 0.1s 位、s 个位、 s 十位和 min 个位共五位组成） 。2. 具有清零、计时和停止三种功能。3. 自行设计基准脉冲信号源。二、总体框图1、结构框图总体框图，如图 1。1min 10s 1s 0.1s 0.01s图 1 总体框图2、设计方案（1）十进制、6 进制电路可用 74LS160、161、162、163 实现计数功能；电子秒表只需要实现加法，用不到减法和借位，所以此处选择方案一中的74LS160。译码显示启动停止电路10 进制计数器10 进制计数器 6
3、进制计数器脉冲源(555)10 进制计数器 10 进制计数器清零(2) 暂停启动功能电路用 RS 触发器，RS 触发器属低电平直接触发的触发器，有直接置位，复位的功能。可使其在停止后能够依然保留数字而不马上归零；（3）脉冲源通过 555 定时器改装的多谐振荡器发出的脉冲频率要更准确，所以用 555多谐振荡器设计一个 100HZ 电路，即精度为 0.01s。三、选择器件1数码管数码管是一种由发光二极管组成的断码型显示器件。如图 2。U13DCD_HEX图 2 数码管数码管里有八个小 LED 发光二极管，通过控制不同的 LED 的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴
4、极就是将八个LED 的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个 LED 的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个 LED 的阳极连在一起。2、555 定时器555 定 时 器 是 一 种 模 拟 和 数 字 功 能 相 结 合 的 中 规 模 集 成 器 件 。 一 般 用 双极 性 工 艺 制 作 的 称 为 555。 555 定 时 器 的 电 源 电 压 范 围 宽 ， 可 在 4.5V16V 工 作 。 555 定 时 器 成 本 低 ， 性 能 可 靠 ， 只 需 要 外 接 几 个 电 阻 、 电容 ， 就 可 以 实 现 本 设 计 所 需 的 单 稳 态 触 发 器 。 它
5、 内 部 包 括 两 个 电 压 比 较 器 ，三 个 等 值 串 联 电 阻 ， 一 个 RS 触 发 器 ， 一 个 放 电 管 T 及 功 率 输 出 级 。 它 提供 两 个 基 准 电 压 VCC /3 和 2VCC /3。（1）它的各个引脚功能如下：1 脚：外接电源负端 VSS或接地，一般情况下接地。8 脚：外接电源 VCC，双极型时基电路 VCC的范围是 4.516V，CMOS 型时基电路 VCC的范围为 3 18V。一般用 5V。3 脚：输出端 Vo。2 脚： 低触发端。TL6 脚：TH 高触发端。4 脚： 是直接清零端。当 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论DRDR、TH
6、 处于何电平，时基电路输出为“0” ，该端不用时应接高电平。5 脚：V C为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只 0.01F 电容接地，以防引入干扰。7 脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。（2）其逻辑框图如图 3：图 3 555 逻辑框图（3）内部原理结构图如图 4：图 4 555 内部原理结构图1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22-Jun-2005 Sheet of File: E:书书书书书书书书书书书书书书.ddbDrawn B
7、y:5K5K5K+-TQ& Q+-AASRV1V21DQVTHTLV RCCVSS128 456 3712CD（4）功能表在 1 脚接地，5 脚未外接电压，两个比较器 A1、A 2基准电压分别为的情况下，555 时基电路的功能表如表 1 示。CV3,2表 1 555 时基电路的功能表清零端 DR高触发端 TH 低触发端 TLQn+1 放电管 T 功能0 0 导通 直接清零1 CV32C310 导通 置 01 1 截止 置 11 C32C3Qn 不变 保持3、计数器 74LS160（1）74LS160 逻辑符号图如图 5：U174LS160DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A
8、3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2图 5 计数器 74LS160 逻辑符号（2）74LS160 内部原理图如下图 6。图 6 74LS160 内部原理图（3）74LS160 逻辑功能表，如表 2：表 2 74LS160 逻辑功能表CP DRLDEP ET 工作状态 0 置零脉冲 1 0 预置数 1 1 0 1 保持 1 1 0 保持（RCO=0）脉冲 1 1 1 1 计数由逻辑图与功能表知，在 CT74LS160 中 LD 为预置数控制端，D0-D3 为数据输入端，C 为进位输出端，RD 为异步置零端，Q0-Q3 位数据输出端，EP 和 ET 为工作状态控制端。当 RD
9、=0 时所有触发器将同时被置零，而且置零操作不受其他输入端状态的影响。当 RD=1、LD=0 时，电路工作在预置数状态。这时门 G16-G19 的输出始终是 1，所以 FF0-FF1 输入端 J、K 的状态由 D0-D3 的状态决定。当 RD=LD=1 而EP=0、ET=1 时，由于这时门 G16-G19 的输出均为 0，亦即 FF0-FF3 均处在J=K=0 的状态，所以 CP 信号到达时它们保持原来的状态不变。同时 C 的状态也得到保持。如果 ET=0、则 EP 不论为何状态，计数器的状态也保持不变，但这时进位输出 C 等于 0。当 RD=LD=EP=ET=1 时，电路工作在计数状态。从电
10、路的0000 状态开始连续输入 10 个计数脉冲时，电路将从 1010 的状态返回 0000 的状态，C 端从高电平跳变至低电平。利用 C 端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。4、74LS0074ls00 是常用的 2 输入四与非门集成电路，他的作用很简单顾名思义就是实现 一个与非门。（1）逻辑框管脚图如下图 7：图 7 74LS00 图（2）逻辑符号如下图 8：图 8 74LS00 符号（3）逻辑功能表如表 3：表 3 74LS00 逻辑功能表（4）逻辑功能描述如下：当两个输入端 A=0，B=0 时，输出端 Y 为高电平 1，即 Y=1；当两个输入端 A=0，B=1 时，输出端 Y 为高
11、电平 1，即 Y=1；当两个输入端 A=1，B=0 时，输出端 Y 为高电平 1，即 Y=1；当两个输入端 A=1，B=1 时，输出端 Y 为低电平 0，即 Y=0；只有 A、B 的输入电平全为 1，输出端 Y 才为低电平 1。四、功能模块1、十进制加法计数器使用 74LS160 芯片实现十进制加法计数器： 当 CR=LD=ENP=ENT=1 时，74161 处于计数状态,电路从 0000 状态开始，连续输入 16 个计数脉冲后，电路将从 1111 状态返回到 0000 状态，RCO 端从高电平跳变至低电平。可以利用 RCO 端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。如图 9。图 9 十进制计数器2、6 进制加法计数器使用 74LS160 芯片实现六进制加法计数器： 74LS160 从 0000 状态开始计数，当输入第 6 个 CP 脉冲（上升沿）时，输出 Q3 Q2 Q1 Q0 0110，此时=0，反馈给端 CR 一个清零信号，立即使 Q3 Q2 Q1 Q0 返回 0000 状态，接着,CR 端的清零信号也随之消失，74160 重新从 0000状态开始新的计数周期。如图 10。图 10 60 进制秒计数器3、脉冲源（555 定时器组成的多谐振荡器）用定时器 555 组成的多谐振荡器，其周期的计算公式为
