數(shù)電電子秒表課程設計報告

  �。�1）計時部分由０.１s位、s個位、s十位和min個位四個計數(shù)器組成。其中min個位、0.1s位分別為8421BCD碼十進制計數(shù)器，個位和十位組成六十進制8421BCD碼計數(shù)器。計數(shù)范圍０～10min，精度為0.1s。

（2）用一個按鍵實現(xiàn)清零、計時、停止三種工作狀態(tài)。當按鍵第一次按下時，秒表開始計時；第二次按下時，秒表停止計時。按鍵按下超過2s，則秒表清零。

（3）脈沖源可通過555多諧振蕩器提供。

• 時鐘發(fā)生器：利用555定時器構成的多諧振蕩器做時鐘源,產(chǎn)生10HZ的脈沖;
      (2)計數(shù)器：對時鐘信號進行記數(shù)并進位,十毫秒和秒之間10進制,秒和分之間60進制;  
      (3)顯示器：采用4片LED顯示器把各位的數(shù)值顯示出來，是秒表最終的輸出，有分、秒、和十毫秒位；
      (4)控制器：控制電路是對秒表的工作狀態(tài)（記時開始/暫停/繼續(xù)/復位等）進行控制的單元，由D觸發(fā)器、74LS192、和開關組成。
     
  

    首先，需要一準確的時鐘脈沖，脈沖頻率為10Hz。在一般教學實驗箱中有連續(xù)可調(diào)的時鐘脈沖，而在Multisim軟件中可用模擬的信號發(fā)生器，為了進一步熟悉和應用數(shù)字電路模塊，我們模擬應用了555多諧振蕩器。而開關控制電路，用集成D觸發(fā)器作為控制電路。最后，需要顯示電路，顯示電路輸出結果。

三、選擇器件

    1.電子秒表所用全部的器件如表1元器件清單所示。

表1 元器件清單

  2.用555定時器構成方波發(fā)生器

    555定時器引腳排列及功能表如圖2所示。

圖2 555定時器引腳排列及功能表

     它的各個引腳功能如下：

1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。

8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16VCMOS型時基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。

3腳：輸出端Vo

2腳：低觸發(fā)端

6腳：TH高觸發(fā)端

4腳：是直接清零端。當端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。

5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。       在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為的情況下，555時基電路的功能表如下表2所示。

    3. D觸發(fā)器

    下圖4是具有異步置位和復位端的邊沿觸發(fā)雙D觸發(fā)器74LS74的引腳排列圖。

    由圖可知，異步置位和復位信號不僅直接觸發(fā)從觸發(fā)器，而且封鎖同步輸入端D和時鐘端CLK，所以異步置位和復位在有效電平時，能夠使同步輸入端的作用失效。

圖4  D觸發(fā)器74LS74的引腳排列圖

下表表3是74LS74的特性表。由表可知，異步輸入端電平有效時，同步輸入端D與時鐘端CLK的作用無效。

輸   入	輸  出	說     明
S D     R D      CLK      D	Qn+1
0       1       ×       ×    1       0       ×       ×    0       0       ×       ×    1       1       ↑       0    1       1       ↑       1    1       1       0        ×	1 0 1 0 1     Q0	預置1           預置零           不允許            置零            置1            保持

   4.計數(shù)器芯片 （74LS192）

74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下圖5、表4所示。

                       圖5   74LS192的管腳圖

表4 74LS192的功能表

   1.555時鐘發(fā)生模塊設計

    利用555定時器實現(xiàn)多諧振蕩電路能夠完成時鐘信號發(fā)生器的功能，通過調(diào)節(jié)電路中電阻電容值使多諧振蕩器的輸出信號頻率為10Hz。為設計方便，取R1=5.1，R2=4.7電阻，C=10uF 構成一個能產(chǎn)生周期為0.1s（頻率為10Hz）的脈沖的多諧振蕩器。如圖6所示。

圖6   多諧振蕩器

2. 控制模塊

    控制部分用按鍵、D觸發(fā)器和與非門、或非門實現(xiàn)。

    一個D觸發(fā)器二分頻和一個192十分頻 用來對時間信號二十分頻，產(chǎn)生一個周期為兩秒的清零信號，如圖7所示。

圖7  二分頻 十分頻

    另一個D觸發(fā)器對按鍵信號二分頻，產(chǎn)生兩種狀態(tài)，用來控制暫停和開始。

    用與非門和或非門來判斷并處理按鍵的狀態(tài)，進而控制開始，暫停，清零狀態(tài)。

    3.輸出及顯示模塊

    利用4個74LS192分別連接成六十進制、十制計數(shù)器，每一片計數(shù)器負責計數(shù)一位時間，并通過74LS248連接四個數(shù)碼顯示器顯示0——9分59秒9的秒表數(shù)值。其中將基準脈沖信號源輸出的所需脈沖接入第一個芯片的時鐘輸入端，并將第一個芯片的四個對應輸出接入相應的數(shù)碼顯示器的相應端，構成秒表的小數(shù)部分。第一個芯片的進位輸出端再接入第二個芯片的時鐘輸入端，同第一片芯片，構成電子秒表的個位顯示，同理連接第三個芯片，構成電子秒表的十位顯示，以此類推。輸出及顯示模塊電路原理圖如圖8所示。

    1.總體設計電路，如圖9所示。

利用D觸發(fā)器兩種不同的輸入狀態(tài)來控制秒表，模擬電子秒表的按鈕，實現(xiàn)開始計數(shù)，停止并保持計數(shù)和清零重新開始計數(shù)。用555實現(xiàn)脈沖時鐘輸出10HZ，周期為0.1s的計數(shù)脈沖，利用譯碼/驅動電路輸出顯示在數(shù)碼電路輸出顯示在數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示電子秒表的0——9分59秒9。

• 控制部分
  

• 心得體會