电子秒表课程设计报告.docx
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电子秒表课程设计报告
电子秒表
1、设计课题任务及指标
1.通过本设计的选题、方案论证、设计计算、安装调试、资料整理、撰写“设计报告”等环节，初步掌握电子工程设计方法和组织实施的基本技能，深化、扩展并综合运用课堂上所学的电子电路分析设计方法以及集成电路知识完成小系统的电路设计。
2.利用基本脉冲发生器及计数、译码、显示等单元电路设计数字秒表。
3.在实验装置上或者利用仿真软件完成数字秒表的线路连接和调试。
功能要求：
基本要求：
计时从1s至99s；有置数、复位功能；能用开关灵活启动和停止秒表。
扩展功能：
有倒计时功能；能计时从0.1s至9.9s。
2、系统设计方案论证
所作为数字式秒表，所以必须有数字显示。
按设计要求，须用数码管来做显示器。
题目要求最大记数值为99秒，那则需要两个数码管。
要求计数分辨率为1秒，那么则需要相应频率的信号发生器。
选择信号发生器时，有两种方案：
一种是用晶体震荡器，另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。
由于熟悉程度，本组采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。
秒表功能中要求有复位功能、能用开关灵活启动和停止秒表，则控制电路的方案也有两种：
方案一，用74ls08和74ls32及一个3控拨码开关；方案二，用2个单刀双掷开关及多个单刀开关。
为了能够灵活的控制秒表，我们选用方案一。
计数部分使用两个74LS192十进制计数器，这种计数器能够简捷的进行顺逆计时，为了方便简单译码显示电路采用了74ls48与共阴极七段数码管。
系统框图：
图1流程图
3、元器件清单
名称
型号参数
数量
备注
电阻
2.2MΩ
1
1KΩ
1
100KΩ
1
电容
0.33uF
1
0.1uF
1
开关
单刀开关
1
拨码开关
1
四位
芯片
74LS32
1
四2输入或非门
74LS192
2
4位十进制同步可预置加/减计数器
74LS48
2
4线-7段译码器
SM410501K
2
一位共阳
NE555
1
4、单元电路设计
4.1电源与总控开关
图2电源与总控开关
电源由干电池提供；R1为保护电阻；S1为电路总控开关。
4.2脉冲发生器（由555构成的多些振荡器）
图3脉冲发生电路图
图4NE555管脚图
由于频率
f=1.43/（R1+2R2）C=1Hz，
（1）
产生1Hz频率,所以，电容C1=0.33u，电阻R2=100KΩ，R3=2.2MΩ。
端口3为脉冲发生器的输出端口。
4.3控制电路
图5控制电路图
如图5所示四位拨码开关
置数功能：
2、4开关断开，3开关闭合；
复位功能：
2、4开关闭合；
暂停功能：
3、4开关闭合，2开关断开；
顺计时：
2、3开关闭合，4开关断开；
倒计时：
2开关闭合，3、4开关断开；
4.4计数器电路
图6计数器电路
图774LS192引脚图
表174LS192引脚功能表
74ls192为可预置的十进制同步加/减计时器；74LS192的清除端（MR）是异步的，当清除端为高电平时不管时钟端状态如何，即可完成清除功能；74LS192的预制是异步的，当置入控制端为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端即可与支撑与数据输入端相一致的状态；计数是同步的，靠时钟端同时加在四个触发器上而实现。
4.5译码显示电路
图8译码显示电路
74LS48译码器：
74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路系统的显示系统中。
本设计中，用它与共阴极数码管连接。
连接图如下：
图9译码显示接线图
表274LS48功能表
74ls48引脚功能表——七段译码驱动器功能表
十进数
或功能
输入
BI/RBO
输出
LT
RBI
DCBA
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
0000
H
1
1
1
1
1
1
0
1
1
H
x
0001
H
0
1
1
0
0
0
0
2
H
x
0010
H
1
1
0
1
1
0
1
3
H
x
0011
H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0100
H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0101
H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0110
H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0111
H
1
1
1
0
0
0
0
8
H
x
1000
H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1001
H
1
1
1
0
0
1
1
10
H
x
1010
H
0
0
0
1
1
0
1
11
H
x
1011
H
0
0
1
1
0
0
1
12
H
x
1100
H
0
1
0
0
0
1
1
13
H
x
1101
H
1
0
0
1
0
1
1
14
H
x
1110
H
0
0
0
1
1
1
1
15
H
x
1111
H
0
0
0
0
0
0
0
BI
x
x
xxxx
L
0
0
0
0
0
0
0
2
RBI
H
L
0000
L
0
0
0
0
0
0
0
3
LT
L
x
xxxx
H
1
1
1
1
1
1
1
4
七段数码管（LED）
LED数码管由发光二极管组成，LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。
小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。
发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。
图10共阴极LED
5、电路的工作原理
1.电路与总控开关：
由电源、一个1KΩ电阻及一个单刀开关组成，为整个电路提供动力及控制整个电路的启动与关闭；
2.1S脉冲发生器：
它由555集成定时器元件和外围的2.2M电阻和0.33uF电容等元件构成。
为整个系统产生一个1Hz的脉冲信号，并从3脚输出。
3.控制电路：
它是整个电路的控制核心，由一个74LS08和一个74LS32及一个四控开关构成，控制着整个电路的各项功能的实施。
4.计数电路：
接收各种从控制电路传来的信号，将其记录并实现或通过信号线传输给译码显示电路。
5.译码显示电路：
接收计数电路传来的信号将其翻译并通过显示器直观展示出来。
6、组装调试
故障1：
脉冲发生器（555定时器构成的多谐振荡器）没法实现1s的脉冲信号。
原因：
参数不对。
排除方法：
利用f=1.43/R1+2R2）C适当的选取定值电阻、电容的大小和可变电阻的最大阻值。
故障2：
不通电的情况下用万用表检测部分电路显示电阻无穷大。
原因：
热转印不完全或腐铜时间过久导致电路线断开。
排除方法：
用焊锡替代铜线将短路连接。
故障3：
显示器不显示或显示部分。
原因：
焊接时温度过高烧毁芯片或通电电压过大导致显示器部分损坏。
排除方法：
焊接时添加底座并加上限流电阻，通电时严格控制电压。
7、电子设计的收获、体会
通过这次电子设计，得到了很多收获和体会。
第一，巩固和加深了对电子线路基本知识和理解，提高了综合运用所学知识的能力。
第二，增强了根据课程需要选学参考资料，查阅手册，图表和文献资料的自学能力。
通过独立思考，深入研究有关问题，学会自己分析解决问题的方法。
第三，通过实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选取，安装调试等环节，初步掌握了简单使用电路的分析方法和工程设计方法。
第四，在这次电子设计大赛设计过程中，光有理论知识是不够的，还必须懂一些实践中的知识。
所以在电子设计的实践中，我们应将实验课与课堂教学结合起来，锻炼自己的理论联系实际的能力与实际动手能力。
第五，掌握了比较常用的仪器的使用方法，提高了动手能力。
第六，培养了严谨的工作作风和科学态度。
第七，在这次设计过程中，我对仿真软件Multisim、word、protel等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中更加熟练。
通过这次对数字式秒表的设计与制作，让们我了解了设计电路的程序，也让我们了解了关于数字秒表的原理与设计理念。
在此次的数字秒表设计过程中，我们更进一步地熟悉了芯片的结构、管脚图、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。
总体来说这些知识是对我们大学生来说十分宝贵的实践经验，是无法在课堂上获得的，是现今社会最重视的同时也是我们最需要提高的部分。
8、致谢
在整个设计过程中，有很多人对任务的完成给予了重要的支持和帮助。
感谢老师给了我本次设计的机会并提供指导；感谢许多同学在电子设计遇到问题时给予的帮助使团队能够顺利地进行设计的工作。
在本次电子设计的过程中，曾得到过老师与几位同学的悉心指导与帮助，才使得我们的设计非常圆满的完成，在此对他们表示我们最衷心的感谢，谢谢你们！
因学习知识的能力和时间有限，并且此次电子设计对于我们来说还只是初体验，因此在本次的电子设计过程中，难免存在错误，恳请老师给以批评指正，并再次感谢曾帮助过我们的老师和同学。
9、参考文献
《电子技术基础（第五版）》数字部分康光华主编高等教育出版社2009年2月
《电子技术电子设计指导》彭介华主编高等教育出版社2008年4月
《数字电路实验指导书》
10、附录
附录一原理图
附录二PCB图
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