ne555+74LS390數(shù)字跑表設計 PCB封裝+原理圖+論文

ID:425109 · 發(fā)表于 2018-11-16 11:16

設計要求

1. 量程在00分00.00秒~~59分59.99秒即時間以1小時為一個周期；

2. 具有‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十進制數(shù)字顯示；

3. 要有外部開關，控制計數(shù)器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)計時功能；

4. 用7位數(shù)碼管顯示分、秒；

5. 畫出部分和整體的電路圖，以及元器件及參數(shù)選擇。

工作原理

1.利用555計時器構成能產(chǎn)生特定脈沖的多謝振蕩器，產(chǎn)生100Hz的脈沖信號，滿足數(shù)字跑表的脈沖需求；

2.用多功能計數(shù)器產(chǎn)生一百進制和六十進制，實現(xiàn)數(shù)字跑表的計數(shù)功能；

3.利用各種門電路的組合，實現(xiàn)數(shù)字跑表的啟動、暫停和清零；

4.利用譯碼器和數(shù)碼管實現(xiàn)譯碼及顯示功能。

3. 結(jié)構框圖
系統(tǒng)框圖如圖1-1

方案設計

數(shù)字跑表的核心部件是計數(shù)器，給出合理的時鐘脈沖從而實現(xiàn)最低位的計數(shù)以及對高位的進位。時序脈沖源由555定時器構成的多諧振蕩器，設置特定的參數(shù)可以產(chǎn)生頻率為100Hz的時序脈沖，為計數(shù)器提供時序脈沖，使之進行計數(shù)。計數(shù)器由3對74LS390雙十計數(shù)器芯片組成，通過芯片間的連接實現(xiàn)百分秒、秒、分計時電路，量程在00分00.00秒~~59分59.99秒，把小數(shù)點后面的兩位設計成一百進制的計數(shù)器，秒數(shù)和分鐘數(shù)分別設計成60進制的計數(shù)器數(shù)，計數(shù)器輸出連接譯碼器，譯碼器再連接7位數(shù)碼管顯示的數(shù)碼管，從左到右分別為分十位，分個位，秒十位，秒個位，百分秒十位，百分秒個位。邏輯門控制構成RS觸發(fā)器，通過實現(xiàn)電路的通斷控制計數(shù)器的啟動/暫停及清零。

接通電源后，直接顯示計時器啟動，SW1處于低點平，SW2處于高電平。開關SW2接高電平（上端），電路即開始計時，將開關SW2接低電平（下端），電路就暫停計時，清零開關SW1接高電平（下端），計時清零且停止，顯示器顯示“0”。這樣就實現(xiàn)了數(shù)字跑表的各項基本功能。

仿真操作步驟及使用說明

一．各部件說明：

1). 開關SW1為啟動\清零端，開關SW2為開始\暫停端，開關為人為控制。

2).電平顯示從左到右分別為分十位，分個位，秒十位，秒個位，百分秒十位，百分秒十位。

二．操作說明：

1).開始時SW1置高電平（下端），開關SW2置高電平（上端），此時六個顯示器都處于“00 00 00”狀態(tài)，表示跑表已啟動，計時未開始。

2). 把SW1置低電平（上端）即開始計時。

3).SW2置低電平（下端）表示暫停，SW2置高電平（上端）即可實現(xiàn)繼續(xù)計時。

4).任何時候SW1置高電平（下端）就可以實現(xiàn)清零功能（清零同時跑表停止，若要重新計時則將SW1置低電平（上端））。

5). 當計時到59分59秒99微妙時，在下一個時序脈沖到來后顯示器顯示“ 00 00

00”，完成一個計時循環(huán)，并且系統(tǒng)自動跳到下一個計時循環(huán)。

開關SW1 開關SW2 電平顯示器狀態(tài)

高（下）低（下）全零跑表未啟動

低（上）低（下）全零跑表啟動，未計時

低（上）高（上）跑表跳動開始計時

低（上）低（下）某一數(shù)字暫停

高（下） × 全零清零

備注：表格中SW1置低電平，SW2置低電平的兩種狀態(tài)表示跑表剛啟動，電平顯示為全零的狀態(tài)與計時后暫停時電平顯示為某一數(shù)字的狀態(tài)。

元器件清單

元器件名稱	原理圖中的名稱	值參數(shù)	個數(shù)（單位：個）
555定時器	555定時器 U12	*	1
7段數(shù)碼管	LED1—LED6	*	6
4線-7線譯碼器	74HC4511 U1—U6	*	6
74LS390集成計數(shù)器	74LS390 U7—U9	*	6
與門芯片	74LS08 U10	*	2
兩輸入或門芯片	74LS32 U11	*	2
74LS00	74LS00 U13	*	1
電阻	R1、R2	3K/10K	2
電容	C1、C2	1μF	2
單刀雙擲開關	SW1、SW2	*	2

5. 制作過程
1．啟動Altium Designer 13；
2．文件→新建→原理圖，新建一個原理圖；
3．將Schematic.SchDoc保存為數(shù)字跑表.SchDoc；
4．文件→新建→庫→原理圖庫，新建一個原理圖庫；
5．將Schematic Library.SchLib保存為數(shù)字跑表.SchLib；
6．逐個進行制作元器件；
7．文件→新建→庫→PCB元件庫，新建一個PCB元件庫；
8．將PCB Library.PCBLib保存為數(shù)字跑表.PCBLib；
9．制作元器件封裝；
10．在SCH Library最下方的模型中點擊添加選項，將元器件與封裝一一對應添加上；
11．將添加好封裝的元器件添加入原理圖中，并進行連線；
12．文件→新建→PCB，新建一個PCB；
13．將PCB.PcbDoc保存為數(shù)字跑表.PcbDoc；
14．在原理圖界面選擇設計→Update PCB Document 數(shù)字跑表.PcbDoc→生效更改→執(zhí)行更改→確定，將制作好的原理圖直接調(diào)用至PCB板中并擺置整齊；
15．進行PCB布線。

8. 總結(jié)
這次的課程設計為時三周，成功地鍛煉了我們自己獨立思考的能力，使我受益匪淺。此次課程設計，在設計過程中遇到了一些問題，由于電路接線很復雜，這使我在查找錯誤和最后的PCB布線上遇到了很大的障礙。但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足，不過最終經(jīng)過我的排錯與最后電路整改，終于成功完成了此次設計。
通過這次數(shù)字跑表設計，本人在多方面都有所提高。通過這次設計提高了我綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行實際的電路制作的能力，鞏固與擴充了數(shù)電課程所學的內(nèi)容，掌握了關于跑表的原理與設計理念，讓我對各種電路都有了大概的了解，也讓我對所學的知識有所加深，并且有了一次新的認識，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。
另外，此次設計后我對各種芯片的認識和理解更加熟練，而且對于查找相關知識的方法也掌握了不少，增強了我的實踐動手能力，使我深刻地認識到僅僅學習課本上的知識是遠遠不夠的，必須要多多動手，多多實踐，才能真正理解并掌握所學的知識，達到學以致用的目的。
課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程，我今天認真的進行課程設計，就是為明天能穩(wěn)健地在社會中奔跑打下堅實的基礎。

Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)