數(shù)電電子秒表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

  �。�1）計(jì)時(shí)部分由０.１s位、s個(gè)位、s十位和min個(gè)位四個(gè)計(jì)數(shù)器組成。其中min個(gè)位、0.1s位分別為8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，個(gè)位和十位組成六十進(jìn)制8421BCD碼計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)范圍０～10min，精度為0.1s。

（2）用一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)清零、計(jì)時(shí)、停止三種工作狀態(tài)。當(dāng)按鍵第一次按下時(shí)，秒表開始計(jì)時(shí)；第二次按下時(shí)，秒表停止計(jì)時(shí)。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(shí)鐘發(fā)生器：利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器做時(shí)鐘源,產(chǎn)生10HZ的脈沖;
      (2)計(jì)數(shù)器：對時(shí)鐘信號進(jìn)行記數(shù)并進(jìn)位,十毫秒和秒之間10進(jìn)制,秒和分之間60進(jìn)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(shí)開始/暫停/繼續(xù)/復(fù)位等）進(jìn)行控制的單元，由D觸發(fā)器、74LS192、和開關(guān)組成。
     
  

    首先，需要一準(zhǔn)確的時(shí)鐘脈沖，脈沖頻率為10Hz。在一般教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱中有連續(xù)可調(diào)的時(shí)鐘脈沖，而在Multisim軟件中可用模擬的信號發(fā)生器，為了進(jìn)一步熟悉和應(yīng)用數(shù)字電路模塊，我們模擬應(yīng)用了555多諧振蕩器。而開關(guān)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(jié)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(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器

    555定時(shí)器引腳排列及功能表如圖2所示。

圖2 555定時(shí)器引腳排列及功能表

     它的各個(gè)引腳功能如下：

1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。

8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16VCMOS型時(shí)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(dāng)端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)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(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)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(shí)器時(shí)電容的放電。       在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)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(fù)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(fù)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(shí)鐘端CLK，所以異步置位和復(fù)位在有效電平時(shí)，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(shí)，同步輸入端D與時(shí)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(yù)置1           預(yù)置零           不允許            置零            置1            保持

   4.計(jì)數(shù)器芯片 （74LS192）

74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)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(shí)鐘發(fā)生模塊設(shè)計(jì)

    利用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多諧振蕩電路能夠完成時(shí)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(shè)計(jì)方便，取R1=5.1，R2=4.7電阻，C=10uF 構(gòu)成一個(gè)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(shí)現(xiàn)。

    一個(gè)D觸發(fā)器二分頻和一個(gè)192十分頻 用來對時(shí)間信號二十分頻，產(chǎn)生一個(gè)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(gè)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(jìn)而控制開始，暫停，清零狀態(tài)。

    3.輸出及顯示模塊

    利用4個(gè)74LS192分別連接成六十進(jìn)制、十制計(jì)數(shù)器，每一片計(jì)數(shù)器負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)一位時(shí)間，并通過74LS248連接四個(gè)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(zhǔn)脈沖信號源輸出的所需脈沖接入第一個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端，并將第一個(gè)芯片的四個(gè)對應(yīng)輸出接入相應(yīng)的數(shù)碼顯示器的相應(yīng)端，構(gòu)成秒表的小數(shù)部分。第一個(gè)芯片的進(jìn)位輸出端再接入第二個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端，同第一片芯片，構(gòu)成電子秒表的個(gè)位顯示，同理連接第三個(gè)芯片，構(gòu)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(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)開始計(jì)數(shù)，停止并保持計(jì)數(shù)和清零重新開始計(jì)數(shù)。用555實(shí)現(xiàn)脈沖時(shí)鐘輸出10HZ，周期為0.1s的計(jì)數(shù)脈沖，利用譯碼/驅(qū)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