数字电子技术课程设计(数字秒表)章

只是不错的教材讲解

江西工业职业技术学院

课程设计报告书

题 目： 数字秒表

系 别： 电子与信息工程分院

专 业： 电子与信息工程技术 作 者： 章贵骏 学 号： 20093068 指导老师： 胡蓉

2011年 元 月 7

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目录

一、 设计任务…………………………………………………………2

二、 设计框原理及整机概述 ………………………………………2

三、 各单元电路的设计方案及原理说明……………………………2

四、 各单元电路的集成电路及使用说明……………………………3

五、 设计、安装及调试中的体会……………………………………6

六、 对本次课程设计的意见及建议…………………………………7 附录……………………………………………………………………8

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数字秒表

一、设计任务书

1．

2．

3． 两个按钮，用1、2表示，在数字秒表计数时，开始，暂停和清零做用。 数码管显示计时时间。 微调电位器对秒表进行调试。

本电路是RS触发器，单稳态触发器，时针发生器及计时器，译码显示单元

电路共同组合的应用。U1A，U1B构成基本RS触发器，其作用是启动和停止秒表工作，按动K2，U1A-3为高电平，U1B-6为低电平，计数停止。按动K1，计数清零并开始计数。 二、设计框图及整机概述

三、各单元电路的设计方案及原理说明

１、 基本ＲＳ触发器

单元I为用集成与非门构成的基本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。它的一路输出Q作为单稳太触发器的输入，另一跟路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2（接地），则门1输

出=1；门2输出Q=0，K2复位后Q

、状态保持不变。再按动按钮开关K1；则Q由0变为1，门5

开启，为计数器启动作为准备。由1变0，启动单稳态触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。 ２、 单稳态触发器

图单元II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，图17-2为各点波

形图。

单稳态触发器的输入触发脉冲信号V1由基本RS

触发器端提供，输出负

脉冲V0通过非门加到计数器的清除端R。静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于门的关门电阻ROFF。定时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的RP和CP。

单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。

3、时钟发生器

图中单元III为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟

源。

调节电位器RW，使在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号，当基本RS

触发器Q=1时，门5开启，此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。

４、 计数及译码显示

十进制加法计数器74LS160构成电子秒表的计数单元，如图中单元IV所示。

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其中计数器①接成十进制形式，对频率为100HZ的时钟脉冲进行十分频，在输出端QD取得周期为0.1S的矩形波脉冲，作为计数器②的时钟输入。计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，其输出端与译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.1~0.9秒；1~9.9秒计时。

四、各单元电路的集成电路及使用说明

1、74LS00

74LS00功能为四2 输入与非门

其真值表及管脚图为：

2、74LS160

74LS160 十进制同步计数器(异步清除)其真值表如下( H:高电平，L:低电平，-:上

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3、74LS247

74LS247为BCD码输入的四线-七段译码器，数码管采用共阳数码管。

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4、NE555

时基集成电路555并不是一种通用型的集成电路，但它却可以组成上百种实用的电路，可谓变化无穷，故深受人们的欢迎。

555时基电路具有以下几个特点：

（1）555时基电路，是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电路；

（2）555时基电路可以采用4．5～15V的单独电源，也可以和其它的运算放大器和TTL电路共用电源；

（3）一个单独的555时基电路，可以提供近15分钟的较准确的定时时间；

（4）555时基电路具有一定的输出功率，最大输出电流达200mA，可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。

因此，555时基电路可用作：脉冲发生器、方波发生器、单稳态多谐振荡器、双稳态多谐振荡器、自由振荡器、内振荡器、定时电路、延时电路、脉冲调制电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等。

无论是进口或国产的时基555集成电路，还是用何种材料封装，其内部电路原理和管脚的功能则是完全一致的。其各管脚功能如下：

①脚接电源地线，即电源的负极；

②脚为低电位触发端，简称低触发端；

③脚为输出端，可将继电器、小电动机及指示灯等负载的一端与它相连，另一端接地或电源的正极；

④脚为低电位复位端；

⑤脚为电压控制端，主要是用来调节比较器的触发电位；

⑤脚为高电位触发端，简称高触发端；

⑦脚为放电端；

⑧脚接电源正极。

用555时基电路可组成各种形式的自激式多谐振荡器，其基本电路如图a所示。当电路刚接通电源时，由于C来不及充电，555电路的②脚处于零电平，导致其输出③脚为高电平。当电源通过RA、RB向C充电到Vc≥Vcc时，输出端③脚由高电路平变为低电平，电容C经RB和内部电路的放电开关管放电。当放电到Vc≤Vcc时，输出端又由低电平转变为高电平。此时电容再次充电，这种过程可周而复始地进行 5

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下去，形成自激振荡。图(b)给出了输出端及电容器C

上电压的波形。

充电时间 T1 (R1 R2)Cln2 0.7(R1 R2)C

放电时间 T2 R2Cln2 0.7R2C

矩形波的振荡周期T T；因此改变R1、R2和RRC1 T2 ln2(R1 2R2)C 0.7(1 22)

电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。

五、设计、安装及调试中的体会（不少于300字、宋体小四、单倍行距）

通过一周的设计与制作，总算是有了一个结果，只是方案和结果都令我不堪满意，首先主要是是参考了老师的方案，然后按照老师的方案修改而成，虽然大体上完成了。由于一周时间太短，所以设计结果没有达到理想中结果，只要在设计时间之余，下苦工夫，我相信一定能实现。

一周的实训已经结束，留给我的印象很深的是要设计一个成功的电路，必须要有扎实的知识基础，要有熟练地掌握课本上的知识，这样才能对实验中出现的问题进行分析解决，要有耐心和毅力，

通过这次对数字钟的设计和制作过程中，让我了解了设计电路的程序。也让我了解了关于数字秒表的原理与设计理念，在此次数字秒表设计过程中，更金一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和具体的使用方法。

总体来说，通过这次实训。让我对各电路有了大概的了解，也学会了常用的绘图软件的使用，在平时的理论学习中遇到问题都一一解决，加深了我对专业的了解，培养了我对学习的兴趣。为以后的学习打下了好的开端，我受益匪浅，同时让我明白了，这些电路还是应该自己动手的实际操作才会有深刻理解，才会有收获，所谓；一行胜千言；果然不假

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六、对本次课程设计的意见及建议（不少于100字宋体小四、单倍行距）

我觉得本次实训应该做一个时间上的调整，在设计上所用的时间适当的减少点，这样就不会出现大多数同学在机房里玩，而不认真的去设计电路，而导致后面的实验很少人完成。本次的实训内容并不难，只是同学们根本没有去深入的去理解这次实验的原理，在做实验前应做一个定性的讲解。最后，希望以后学校在设备上有一个更好的改进，能够让我们更好的去完成实验，然后达到实训的最终目的。 本实训配套教材或指导书

[1]王港元.《电工电子实践指导》 南昌：江西科学技术出版社, 2006、2

[2]王成安.《电子技术基本技能综合训练》北京：人民邮电出版社，2006、3

[3]林春方. 《电子线路学习指导与实训》北京：电子工业出版社，2004、6 附录

1. 原理图：

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2. 整机电路板图： （拍摄图片正面一张、背面一张）

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江西工业职业技术学院电子与信息工程系

课程设计指导教师评语

班级： 学生姓名： 学号： 指导教师评语（包括工作态度，遵守纪律；基本理论、知识、技能；独立工作能力和分析解决问题的能力；完成任务情况及水平）：

学生成绩（五级分制）：

指导教师签名： 年 月 日

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