精品毕设数字秒表课程设计.docx
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精品毕设数字秒表课程设计
2014级机械设计制造及其自动化专业
电子技术课程设计
数字秒表的设计
姓名：
陈彦军
院别：
工学院
专业：
机械设计制造及其自动化
学号：
2014040158
指导教师：
有德义
2014年12月17
工学院课程设计评审表
学生姓名
陈彦军
专业
机械设计制造及其自动化
年级
2014级
学号
2014040158
设计题目
数字秒表的设计
评价内容
评价指标
评分
权值
评定
成绩
设计目的及设计方案
有扎实的基础理论知识和专业知识；能正确设计实验方案；独立进行实验工作；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
选题合理、目的明确。
设计方案正确，具有可行性、创新性。
20
课程设计结果
论文结果有应用价值；图纸绘制符合国家标准，质量符合要求；工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
（电子CAD图纸、测试或仿真数据、在试验箱上搭建电路或用电路板制作产品）计算及测试结果准确；能正确处理实验数据。
50
课程设计态度
按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。
态度认真、学习刻苦。
5
课程设计报告
实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）。
5
答辩
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理。
20
合计
100
指导教师评语
《电子技术课程设计》课程设计任务书
设计题目：
数字秒表的设计
指导老师
有德义
参加学生
陈彦军张福清马哲栋
设计目的
（1）掌握组合逻辑电路的设计方法。
（2）学习使用设计、安装、调试、分析电路的一般步骤。
设计内容
（1）复习组合逻辑电路的设计方法。
（2）仔细阅读附录程序介绍。
（3）设计一个逻辑控制电路实现以下作用：
按下暂停键秒表停止计时，再按一下恢复计时功能，暂停后按一下手动调时键秒表走一个数字，计满60s自动清零。
（4）在试验箱上搭建电路或用电路板制作产品，实现逻辑功能。
设计要求
（1）除了已给参数，电路结构，其他参数自己选定。
（2）报告包括：
设计要求；设计过程、原理说明；仿真电路、元器件清单；仿真波形、数据等结果分析，对波形、数据进行必要的文字说明。
（3）设计原理应包括：
设置逻辑变量、列真值表，逻辑化简及逻辑变换，画出设计电路图等等。
评分标准
（1）选题合理、目的明确（10分）
（2）设计方案正确，具有可行性、创新性（10分）
（3）设计结果（例如：
电子CAD图纸、测试或仿真数据、在试验箱上搭建电路或用电路板制作产品图片）（50分）
（4）态度认真、学习刻苦、遵守纪律（5分）
（5）设计报告的规范化、参考文献充分（不少于3篇）（5分）
（6）答辩（20分）
数字秒表的设计
1设计任务与要求
1.1任务
利用集成计数器（建议采用74LS161）设计一个六十进制计数器，计数器的计数脉冲由自身的秒脉冲产生电路提供，计时状态由共阴数码管显示。
1.2要求
●电路可以有暂停键和手动调时键。
●秒脉冲产生电路由555定时器构成，占空比不要过大或过小。
●计算秒脉冲产生电路的器件参数。
●利用国标逻辑符号画出原理图，列出元件明细表，对工作原理加以说明。
●做出产品，通过实验对电路加以验证。
2设计原理
原理框图：
按下控制按钮数字秒表由555构成的脉冲发生器输出周期为1s左右的方波脉冲，输入到计数器（74LS161）开始计数，经过译码器（74LS248）翻译并出入到显示器（七段共阴数码）显示“9”后，高位显示“1”的同时低位显示“0”，以此循环计数，到达60后置零重新开始计数。
3电路设计
3.1脉冲发生器（由555构成的多些振荡器）
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC/3，C2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为低电平。
多谐振荡电路工作波形
由多谐振荡器原理，结合上图可知其振荡周期
。
为电容充电时间，
为电容放电时间。
充电时间
放电时间
矩形波的振荡周期
3.2计数器（74LS161）
74LS161是集成同步二进制计数器，该计数器具有同步预置、异步清零、计数和保持四种功能，且有进位信号输出端，可串接计数使用。
从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。
而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。
74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。
3.3译码器（74LS248）
七段显示译码器输入的是8421BCD码，输出的是能驱动七段显示器的高低电平信号。
所以它有四个输入端，分别为DCBA和一些控制输入端。
七个输出端分别是a、b、c、d、e、f、g。
这类译码器全称为BCD七段译码器/驱动器。
74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用A3，A2，A1，A0，为8421BCD码输入，a,b,c,d,e,f,g为七段数码输出，LT为试灯输入信号，用来检查，数码管的好坏，IBR为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作出，具体工作如上真值表所示。
3.4与非门（74LS00）
输入
输出
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
逻辑图功能表
引出端符号
4A－4B输入端
1Y－4Y输出端
3.5显示器（七段共阴数码管）
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，这里选用七段共阴数码管。
将所有数码管通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示。
将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
3.6原理电路图
3.7元件清单
名称
型号
数量
定时器
555
1
计数器
74LS161
2
与非门
74LS00
2
电阻
R1510千欧
1
电阻
R2470千欧
1
电容
C11微法
1
电容
C210纳法
1
显示器
七段共阴数码显示器
2
开关
单极转换开关
2
导线
若干
4设计体会
这次课程设计，为时1个星期左右，时间不长，但学到了很多东西。
我们是学机械对于电子方面的东西学习的不多也就停留在表面，也就会一点皮毛，就连电路图都看不懂，通过这一个星期的学习，不断地上网查资料，去图书馆查资料，咨询学电气的同学，终于把这个课题做出来了。
我认为做课程设计是一个很好的加深和巩固自己的理论知识的机会。
首先，我需要收集资料以确定自己做设计的最终可行方案，收集资料不仅仅限于网上查询，也涉及到自己查阅相关的书籍，确定方案的时候比仅仅是考虑方案的理论是否正确，还需要考虑方案是否可行，这必须做到尽可能全面的思考，也必然需要咨询老师和其他人的意见。
在方案去定之后，最先做的就是画出原理图，在每个环节，几乎都会有各种不同的问题，但是最终都得到了解决。
在其他方面，我认为这次的课程设计也是一个大家交流学习的机会。
有的人是愿意和大家一起交流分享的，而有的人却习惯于自己一个人独自专研。
在这次课程设计中，我深深的明白人与人之间的合作是很重要，真的是“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，一个大组里愿意做的几个人一起起早贪黑的为了一个目标而奋斗的感觉真的很好。
在这次设计即将结束的时候，我体会最深刻的是，我们几个人一直不急着去交作品，我们一直想要做出最好的结果，记得那个时候我给我的队友说了这么一句话：
“坚持到最后，即使还是没有没有我们预想的结果，即使注定还有遗憾，也要尽力将遗憾降到最低总的来说，这次课程设计，我的收获真的很多。
我不仅仅将自己平时学的理论知识应用到了实际，还在实际过程中，了解到电路设计的具体过程，也明白了发现问题，解决问题的方法，更加体会到坚持的重要和团队合作的精神。
通过此次设计，加深了对555定时器的工作原理及由其构建电路的认识，掌握如何用其搭建多谐振荡器。
对计数器有了进一步的理解，同时对进位的探究与实验让我对电路的设计其有了进一步的理解。
本次课程设计，我对数字电子技术有了更进一步的熟悉，一个看似很简单的电路，要懂手把它设计出来就比较困难了，因而要把课本上唆学到的知识和实际练习起来，同时，不但巩固了知识，也使我们把理论和实践真正结合起来，增强了学习的兴趣，考验我们查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力，这对以后我们做课程设计，毕业设计做铺垫。
参考资料
康华光.电子技术基础数字部分（第四版）.北京：
高等教育出版社.1998,11
刘修文.实用电子电路设计制作.中国电力出版社.2005,1
蔡忠法.电子技术试验与课程设计.浙江大学出版社.2003,8
赵广林.常用电子元器件识别/检测/选用一读通（第2版.）电子工业出版社.2011,3
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