电子秒表 电力电子课程设计.docx
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电子秒表电力电子课程设计
课程设计（综合实验）报告
（2011--2012年度第一学期）
名称：
电子技术综合实验
题目：
电子秒表
院系：
电气与电子工程学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
孙淑艳
设计周数：
1
成绩：
日期：
2012年01月06日
《电子技术》综合实验
任务书
一、目的与要求
1.目的
1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。
1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。
1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。
1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。
2.要求
2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。
2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。
要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。
2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。
2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。
利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。
2.5学会撰写综合实验总结报告。
2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。
要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。
2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。
二、主要内容
共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。
1.移位寄存器型彩灯控制器
2.智力竞赛抢答器
3.电子拔河游戏机
4.交通信号灯控制器
5.数字电子钟
6.电子密码锁
7.电子秒表
8.数字电子钟（硬件）
三、进度计划
序号
设计（实验）内容
完成时间
备注
1
设计内容讲解、学习资料查找方法
半天
2
发放材料、清点材料、熟悉各种元器件
半天
3
查找资料、设计电路、绘制总体电路草图
1天
4
电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试
2天
5
验收、撰写实验报告
1天
四、设计（实验）成果要求
1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。
2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。
3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。
五、考核方式
综合以下指标评定课程设计总成绩：
优、良、中、及格和不及格。
1.设计方案的正确性与合理性；
2.实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；
3.总结报告；
4.答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；
5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。
学生姓名：
指导教师：
年月日
一、课程设计（综合实验）的目的与要求
1．目的
1．1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。
1．2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。
1．3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。
1．4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。
2．要求
2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。
2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。
要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。
2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。
2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。
利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。
2.5学会撰写综合实验总结报告。
2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。
要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。
2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。
二、设计框图及电路系统概述
1．设计任务与要求
1.1利用555定时器制作一个时钟发生装置。
1.2通过二五十进制计数器制作时钟分频电路，输出0.1秒到9.9秒的计数脉冲。
1.3利用74LS248和数码显示器接受分频电路输出的计数脉冲，并显示出来。
1.4使用基本RS触发器制作电子秒表的控制开关，实现开始计数，停止并保持计数和清零重新开始计数的功能。
2.整体设计布局如图：
3.模块设计原理图
3.1.555时钟发生模块
利用555定时器实现的多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能，通过调节电路中的可变电阻使多谐振荡器的输出信号频率为50HZ。
3.2.5分频电路模块
利用74LS290中五进制计数的功能，将输入为50Hz频率的时钟脉冲进行分频变为10Hz的信号输出，即周期为0.1秒。
3.3.输出及显示模块
两个290分别连接成十进制计数器，一个输出十分之一秒，一个输出整秒，并分别通过数码显示器，以显示0.1—9.9秒的秒表数值。
3.4控制电路
利用基本RS触发器生成控制电路：
分别在R端和S端设置开关。
开关S有效，则Q端输出高点平，将控制时钟信号发生器输出的与非门打开，是时钟信号能顺利通过与非门输出到分频电路中；同时Q非端输出的低平触发一个由门电路组成的微分型单稳态触发器，使其输出一个一定宽度的低电平，通过一个非门变成高电平控制分频电路和计数脉冲输出电路（3个74LS290）的清零端，使其清零，并在单稳态触发器的暂稳态消失以后恢复计数和分频功能。
开关R有效，则时钟信号被屏蔽，电子秒表保持当前数值不变。
为了避免基本RS触发器出现不定态，需将构成触发器的两个与非门的一端经电阻接+5V电源，同时两个开关不能同时闭合。
三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算
1、555时钟发生模块
利用555定时器实现的多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能，通过调节电路中的可变电阻使多谐振荡器的输出信号频率为50Hz。
设计电路如下所示：
参数计算过程：
T=0.7（R1+R2+R3）C=0.7*（9+9+2）*103*10-6S=20ms
f=1/T=1/0.02Hz=50Hz
读数如下所示：
2、5分频电路模块
利用74LS290中五进制计数的功能，将输入为50Hz频率的时钟脉冲进行分频变为10Hz的信号输出，即周期为0.1秒。
设计电路如图所示：
由示波器可以读出周期为100ms即0.1s.其中，上面波形为输入信号，为50Hz频率的时钟脉冲，下面为10Hz的信号输出。
3.3.输出及显示模块
两个290分别连接成十进制计数器，一个输出十分之一秒，一个输出整秒，并分别通过数码显示器，以显示0.1—9.9秒的秒表数值。
电路图如下所示：
（此处选取时钟脉冲信号仅为验证十进制计数器设计的正确性。
）
3.4控制电路
利用基本RS触发器生成控制电路：
分别在R端和S端设置开关。
开关S有效，则Q端输出高点平，将控制时钟信号发生器输出的与非门打开，是时钟信号能顺利通过与非门输出到分频电路中；同时Q非端输出的低平触发一个由门电路组成的微分型单稳态触发器，使其输出一个一定宽度的低电平，通过一个非门变成高电平控制分频电路和计数脉冲输出电路（3个74LS290）的清零端，使其清零，并在单稳态触发器的暂稳态消失以后恢复计数和分频功能。
开关R有效，则时钟信号被屏蔽，电子秒表保持当前数值不变。
为了避免基本RS触发器出现不定态，需将构成触发器的两个与非门的一端经电阻接+5V电源，同时两个开关不能同时闭合。
3.4.1基本RS触发器
3.4.1.1电路图
3.4.1.2输出信号波形
3.4.2单稳态触发器
四、调试过程及结果分析
1、电子秒表电路图
将以上各个模块综合后得到满足要求得系统电路图如下所示：
2、调试过程
将所设计的模块进行组合，难点在于将控制电路与输出电路的组合，连线细心，逻辑清晰，很容易就得到结果。
3、结果分析
设计的电路可以实现显示0.1—9.9秒的秒表数值。
在秒表计时的过程中可以满足暂停和清零的功能，与我们平时使用的电子秒表功能相同。
五、设计、安装及调试中的体会
在这次电力电子上机课程设计中我收获颇丰，感想颇多。
学习要温故而知新。
这个课程旨在培养我们通过课程设计巩固、深化和扩展我们的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。
对我的要求是两个方面的一是：
对于Multisim软件的使用。
在我们模电和数电的上机过程中我们都有使用过这个软件，觉得自己长时间不用就会手生，这就要求我去回忆复习该软件。
二是：
能否对数电知识应用自如。
这个电子秒表编写过程层层推进，这就对逻辑思维能力的要求比较高。
随着考试结束，自己对数电的知识也遗忘了不少，每每一个模块就要翻书查找。
在以后的学习中应该注意温故知新，多多复习。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。
在进行课程设计的过程中，通过一个个模块的编写，加深了我对数电的认识。
这次选择电子秒表的设计贴近生活，让我感受到了平时学习与日常生活紧密联系，特别是通过自己设计电路，让我体会到了自己在实践上的不足，感受到数电知识的实用性。
在设计电路的过程中培养了自己发现问题，提出问题，解决问题的能力。
通过这次课程设计，使我真正认识到实践的重要性，让我将理论用到实际中来。
以后在这个方面得多多注意了。
学习的路途并不平坦，要满怀信心耐心的走下去。
总的来说，这次电路的设计跟着老师思路走不是很难，只要一个个模块设计好了组装起来就好。
在设计控制电路的时候，单稳态触发器的设计并没有学过，这就需要查资料，设计组和后，最初并没有得到预期结果，那时真是“黑云压城城欲摧”但安慰自己下，静下心来，耐心查找错误，当错误找出来得到预期结果时很是喜悦，真是“甲光向日金鳞开”。
希望自己通过这次课程设计后在学习中注意所提到感想，越来越好。
六、参考文献
[1]董宏伟.《数字电子技术实验指导书》.中国电力出版社,第一版.2010年3月
[2]李旭彦.《电子技术综合实验》.中国电力出版社,第一版.2010年3月
[3]李月乔.《数字电子技术基础》.中国电力出版社,第一版.2008年1月
附录（设计流程图、程序、表格、数据等）
流程图：
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