数字电子技术基础课程设计报告电子秒表.docx
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数字电子技术基础课程设计报告电子秒表
三亚学院
2011～2012学年第2学期
数字电子技术基础课程设计报告
学院:
理工学院
专业:
电子信息工程
班级:
1001
学号:
1010720102
学生姓名:
指导教师:
王连胜
2012年9月3日
电子秒表
一、设计任务与要求
设计一个电子秒表，电子秒表的计时与实际标准时间一致。
多功能电子钟设计与仿真
设计一个具有时、分、秒的十进制数字显示的计数器。
二、方案设计与论证
通过一个RS触发器完成启动和停止秒表的工作，设计一个单稳态触发器为计数器提供清零信号时钟发生器提供稳定的时钟信号使用异步计数器计数，最后通过带有译码器的数码管显示数值.
三、单元电路设计与电路原理
单元1：
RS触发器
上图中单元I为用集成与非门构成的基本RS触发器。
属于低电平直接触发的触发器，有直接复位、置位功能。
它的一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关SW2（接地），则门1输出Q’=1，门2输出Q=0，此时门5输出为1，计数器停止计数；SW2复位后Q和Q’的状态保持不变。
按动按钮开关SW1，则Q由0变为1，门5启动，为计数器启动做好准备。
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。
单元2：
单稳态触发器
原理图中单元2为与非门构成的微分型单稳态触发器。
单稳态触发器的输入触发负脉冲信号ui由按键单元1提供，SW2不按下ui=1，SW2按下ui=0，产生负脉冲；输出负脉冲u0通过非门加到计数器的清除端R0。
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
单元3：
时钟发生器
原理图中单元3为用555定时器构成的多些振荡器，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50Hz的矩形波信号，当基本RS触发器Q=1时，门5启动，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。
单元4：
计数器
二—五—十进制计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如原理图中单元IV所示。
其中计数器1接成五进制形式，对频率为50Hz的时钟脉冲进行5分频，在输出端QD取得周期为0.1s的矩形脉冲，作为计数器2的时钟输入。
计数器2以及计数器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，10~99秒的计时。
四、总原理图及元器件清单
1．总原理图
2．元件清单
元件序号
型号
功能
数量
备注
1
7SEG-BCD
数码管
4
2
555
定时器
1
3
7400
与非门
3
4
7404
非门
2
5
7490
异步计数器
4
6
CAP
电容
4
7
POT-HG
电位器
1
8
SW-SPST
开关
2
五、电路功能测试结果
实验步骤
实验中，应按照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行连接和调试，即分别测试基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器以及计数器的逻辑功能，待各个单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接进行测试……，直到测试电子秒表整个电路的功能。
这样的测试方法有利于检查和排除故障，保证实验顺利进行。
1.基本RS触发器的测试
基本RS触发器功能表
输入
输出
S
R
Q
Q’
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
2.单稳态触发器的测试
（1）.静态测试。
用直流数字电压表测量A、B、D、F各点电位值。
记录之。
接高A2.26B0D0.42FSHL
接低A2.26B0D0.42FSHL
（2）.动态测试。
输入端接1KHz连续脉冲源，用示波器观察并描绘D和F点波形，如单稳输出脉冲持续时间太短，难以观察，可以适当加大微分电容C（如改成0.1uF）待测试完毕，再恢复4700pF。
3．时钟发生器的测试
用示波器观察E点输出电压波形并测量其频率，调节电位器Rw，使输出矩形波频率为50Hz。
4．电子秒表的整体测试
各单元电路测试正常后，按原理图把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试。
先按下按钮开关S2，此时电子秒表不工作，再按下按钮开关S1，则计数器便开始计时，观察数码管显示技术情况是否正常，如不需要计数或暂停计数时，按下开关S2，计数立即停止，但数码管保留所计数之值。
5.电子秒表准确度的测试
利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。
6.电路改进
（1）将参考电路中单稳触发器触发器部分改成用555定时器实现
（2）参考电路中的显示部分没有用显示译码器，将参考电路中的显示部分加入显示译码器。
（3）将参考电路中的计数器改成用同步十进制计数器74LS160来实现（参考电路中的计数器1可以用十进制）
6、结论与心得
通过此次试验使我了解了电子秒表的基本原理，每一部分的基本功能和具体构造，熟练掌握了proteus软件的使用方法，这次实验使我们能够将书本上学到的知识和实际操作结合起来，虽然远离看似简单，但是实际的操作并没有想象的那么容易，一个端口没有接上或者是一个数值的错误都会导致整个实验结果的偏差。
虽然在此期间也遇到了许多的困难，但是通过自己查找资料结合以前所学的知识加上老师的指导，我们都克服了这些问题，虽然最后在使用74LS160改进实验电路时的设计不是很完美，但总体上还是完成了试验任务。
通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,才是真正使我们受益匪浅的。
三亚学院课程设计考核表
分院理工分院专业电子信息工程班级1001
课程设计题目
电子秒表
学生姓名
学号
课程设计时间
2012年9月3日至2012年9月7日
同组人
序号
姓名
学号
本次实验通过使用proteus软件的模拟实现了电子秒表的基本功能，包括基本的启动、暂停、清零。
在随后的附加实验中成功使用了555定时器构成了单稳态触发器，使用了译码器247和不带译码器的数码管替代了原先的带有译码器的数码管。
但是在使用74LS160替代异步计数器的时候出现了一些问题例如前一位到九就进一、所有数码管一开始就都置一，此电路还有待完善。
（后可附页）
指导教师评定意见
审核人意见
指导教师：
年月日
审核人：
年月日
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