ne555+74LS390數(shù)字跑表設(shè)計(jì) PCB封裝+原理圖+論文

ID:425109 · 發(fā)表于 2018-11-16 11:16

設(shè)計(jì)要求

1. 量程在00分00.00秒~~59分59.99秒即時(shí)間以1小時(shí)為一個(gè)周期；

2. 具有‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十進(jìn)制數(shù)字顯示；

3. 要有外部開關(guān)，控制計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器構(gòu)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(jì)數(shù)器產(chǎn)生一百進(jìn)制和六十進(jìn)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字跑表的計(jì)數(shù)功能；

3.利用各種門電路的組合，實(shí)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(shí)現(xiàn)譯碼及顯示功能。

3. 結(jié)構(gòu)框圖
系統(tǒng)框圖如圖1-1

方案設(shè)計(jì)

數(shù)字跑表的核心部件是計(jì)數(shù)器，給出合理的時(shí)鐘脈沖從而實(shí)現(xiàn)最低位的計(jì)數(shù)以及對高位的進(jìn)位。時(shí)序脈沖源由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，設(shè)置特定的參數(shù)可以產(chǎn)生頻率為100Hz的時(shí)序脈沖，為計(jì)數(shù)器提供時(shí)序脈沖，使之進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器由3對74LS390雙十計(jì)數(shù)器芯片組成，通過芯片間的連接實(shí)現(xiàn)百分秒、秒、分計(jì)時(shí)電路，量程在00分00.00秒~~59分59.99秒，把小數(shù)點(diǎn)后面的兩位設(shè)計(jì)成一百進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，秒數(shù)和分鐘數(shù)分別設(shè)計(jì)成60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器數(shù)，計(jì)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(gè)位，秒十位，秒個(gè)位，百分秒十位，百分秒個(gè)位。邏輯門控制構(gòu)成RS觸發(fā)器，通過實(shí)現(xiàn)電路的通斷控制計(jì)數(shù)器的啟動/暫停及清零。

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

仿真操作步驟及使用說明

一．各部件說明：

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

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

二．操作說明：

1).開始時(shí)SW1置高電平（下端），開關(guān)SW2置高電平（上端），此時(shí)六個(gè)顯示器都處于“00 00 00”狀態(tài)，表示跑表已啟動，計(jì)時(shí)未開始。

2). 把SW1置低電平（上端）即開始計(jì)時(shí)。

3).SW2置低電平（下端）表示暫停，SW2置高電平（上端）即可實(shí)現(xiàn)繼續(xù)計(jì)時(shí)。

4).任何時(shí)候SW1置高電平（下端）就可以實(shí)現(xiàn)清零功能（清零同時(shí)跑表停止，若要重新計(jì)時(shí)則將SW1置低電平（上端））。

5). 當(dāng)計(jì)時(shí)到59分59秒99微妙時(shí)，在下一個(gè)時(shí)序脈沖到來后顯示器顯示“ 00 00

00”，完成一個(gè)計(jì)時(shí)循環(huán)，并且系統(tǒng)自動跳到下一個(gè)計(jì)時(shí)循環(huán)。

開關(guān)SW1 開關(guān)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(jì)時(shí)

低（上）高（上）跑表跳動開始計(jì)時(shí)

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(jì)時(shí)后暫停時(shí)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(gè)數(shù)（單位：個(gè)）
555定時(shí)器	555定時(shí)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(jì)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(guān)	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(gè)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(gè)原理圖庫；
5．將Schematic Library.SchLib保存為數(shù)字跑表.SchLib；
6．逐個(gè)進(jìn)行制作元器件；
7．文件→新建→庫→PCB元件庫，新建一個(gè)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(diǎn)擊添加選項(xiàng)，將元器件與封裝一一對應(yīng)添加上；
11．將添加好封裝的元器件添加入原理圖中，并進(jìn)行連線；
12．文件→新建→PCB，新建一個(gè)PCB；
13．將PCB.PcbDoc保存為數(shù)字跑表.PcbDoc；
14．在原理圖界面選擇設(shè)計(jì)→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(jìn)行PCB布線。

8. 總結(jié)
這次的課程設(shè)計(jì)為時(shí)三周，成功地鍛煉了我們自己獨(dú)立思考的能力，使我受益匪淺。此次課程設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中遇到了一些問題，由于電路接線很復(fù)雜，這使我在查找錯(cuò)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(yàn)不足，不過最終經(jīng)過我的排錯(cuò)與最后電路整改，終于成功完成了此次設(shè)計(jì)。
通過這次數(shù)字跑表設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過這次設(shè)計(jì)提高了我綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行實(shí)際的電路制作的能力，鞏固與擴(kuò)充了數(shù)電課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握了關(guān)于跑表的原理與設(shè)計(jì)理念，讓我對各種電路都有了大概的了解，也讓我對所學(xué)的知識有所加深，并且有了一次新的認(rèn)識，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。
另外，此次設(shè)計(jì)后我對各種芯片的認(rèn)識和理解更加熟練，而且對于查找相關(guān)知識的方法也掌握了不少，增強(qiáng)了我的實(shí)踐動手能力，使我深刻地認(rèn)識到僅僅學(xué)習(xí)課本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要多多動手，多多實(shí)踐，才能真正理解并掌握所學(xué)的知識，達(dá)到學(xué)以致用的目的。
課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程，我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，就是為明天能穩(wěn)健地在社會中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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