1、工作安排方面：我们首先在课程设计的要求下设计出了数字式秒表的整体电路框图。其次我们对每个单元电路进行设计分析，对其工作原理进行介绍，最后使用proteus软件画出单元电路，并在可能情况下对其进行仿真实验。完成了单元电路设计分析之后，进行总电路的拼接与调试，最后对总电路图进行分析，写出结论。完成总电路的设计与分析之后，对资料与设计电路进行整理、排版，完成课程设计报告。关键字：555定时器 十进制计数器 多谐振荡器目 录第一章 引言1.1设计目的-41.2设计任务-41.3设计要求-4第二章 数字电子秒表设计2.1仪器设备-52.2电子秒表的基本组成和工作原理-52.3芯片简介-52.4实验原理-
2、11第三章 实验结果3.1实验结果分析-14第四章 心得体会-14第五章 参考文献-15第六章 附录-16 1.1设计目的： 1.1.1为了培养学生运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高学生专业基本技能、创新能力的重要实践教学环节。 1.1.2通过课程设计，学生受到设计写作方法的初步训练，能用文字、图形和现代设计写作方法系统地、正确地表达课程设计和研究成果。 1.1.3为了培养学生正确的设计思想与方法、严谨的科学态度和良好的工作作风，树立自信心。 1.1.4为了培养学生获取信息和综合处理信息的能力,提高文字和语言表达能力。 1.1.5巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技
3、能。 1.1.6熟悉555方波振荡器的应用。 1.1.7熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。 1.1.8学习电子秒表的调试方法 1.2设计任务内容： 1.2.1完成数字电子秒表的设计，绘出电路原理图。 1.2.2搭接电子秒表整体试验电路。 1.2.3调节1秒信号源。 1.2.4测试电子秒表清零、开始计时、停止计时功能。 1.3设计要求 1.3.1以1秒为最小单位进行显示。 1.3.2秒表可显示199秒的量程。 1.3.3该秒表具有开始计时、停止计时功能。 1.3.4要求完成的电子秒表99S内误差不超过2S。 2.1仪器设备：+5V稳压电源一台，万用表一台，PCB板一块，排阵若干，
4、导线若干，按键开关两个； 定时器555一块，74LS00一块，74LS161两块，4511两块，4093一块，单位共阴极数码管两只，10uF电解质电容2个，发光二极管一个，电阻：1k，4个；75k,1个；500欧，15个。 2.2电子秒表的基本组成和工作原理： 2.2.1电子秒表电路的基本组成框图如图1 所示，它主要由秒脉冲发生器、触发器、计数器、译码器和数码显示器5个部分组成。秒脉冲发生器计数器触发器译码器显示器图1 电子秒表基本结构示意图2.3芯片简介（1）由NE555P组成的多谐振荡器（多谐振荡器）（A）、555时钟电路可以构成多谐振荡器，真值表如下：表2.1 RSTTHRTRIOUTT
5、DX导通123VCC13VCC不变截止注明：6脚为THR，触发器输入端，低电平有效。2脚为TRI，阀值输入端，高电平有效。4脚为RST，总复位端，低电平有效。7脚为DIS，放电端。5脚为CON，控制端。1脚接地，8脚接电源。3脚为输出端。TD为内部三极管。（2） 74LS161（计数器）74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能：图2.1 74ls161引脚图管脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0Q3以及进位输出TC. （TC=Q0Q1Q2Q3CET）
6、表2.2（74LS161功能表）输 入 输 出 CR CPLD EPETD3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 d c b a 状态码加1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= Q0C
7、ET。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。二进制计数器电路简单，运算也方便，但人们最习惯的是十进制，所以在应用中常使用十进制计数器。使用较多的十进制计数器是按照8421BCD码进行计数的电路，计数器由“0000”状态开始计 数，每10个脉冲一个循环，也就是第10个脉冲到来时，由“1001”变为“0000”，就实现了“逢十进一” ，同时产生一个进位信号。 （3）74LS00（与非门）74LS00功能：四2 输入与非门D9u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸真值表：
8、表2.3Inputs输入输出ABYLHD9u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸图2.2 74LS00 引脚图D9u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸（4）40934093由四个2输入端施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的2输入与非门。每个门在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压（V P）T和下降电压（V N）之差定义为滞后电压（V T）。 图2.34093引脚图（5）4511图2.4 4511引脚图CD45
9、11是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。（5）数码管现在的许多电器设备上都有显示十进制字符的字符显示器，以直观的显示出电器设备的运行数据。目前广泛使用的字符显示器是七段字符显示器，或称七段数码管。常见的七段数码管有液晶显示数码管和半导体数码管两种。半导体数码管是由七段发光二极管（Light Emitting Diode）组成，简称LED。图1.6是LED的引脚及其等效电路 图2.5（a）LED的引脚及其等效电路。LED产品的种类繁多，有图1.6（b
10、）、（c）所示的共阴极电路，还有共阳极电路，常用的数码显示器有BS201，BS202等。图2.6 七段数字显示器发光段组要驱动LED正常的显示十进制数的十个字符，LED前面必须接一个显示译码器。显示译码器可实现的逻辑功能是：将输入的8421BCD码转化成驱动LED发光的高、低电平信号，驱动LED显示出不同的十进制数字符，下面来讨论显示译码器的组成。因显示译码器可以驱动LED显示出09这十个数字字符，十个数字字符对应十种高低电平的组合状态，要描述这十种高、低电平的组合状态必须用4位二进制数，根据LED发光的特点可得描述显示译码器逻辑功能的真值表如表2.4所示。表2.4 显示译码器逻辑功能真值表2
11、.4实验原理（1）触发器（启动与停止）触发器室友集成与非门构成的基本RS触发器组成，属于低电平直接触发的触发器，配合两个按钮开关，实现系统的计数启动、停止功能。 J2动作时，RS触发器有一个向高电平的跳变，则这个信号通过一个非门将计数器74LS161瞬间清零，并开始计时。 J1动作时，RS触发器输出0，并通过与非门将555秒脉冲发生电路的脉冲封锁，系统停止计数。 图2.7 启动/停止电路（2）秒脉冲发生器 （a） 该单元电路由555定时器构成的多谐振荡器组成。是一种性能较好的时钟源，其产生1HZ的矩形脉冲信号。当基本RS触发器Q=1时，门U1C开启，此时1HZ脉冲信号通过门U1C作为计数脉冲加
12、于计数器输入端CLK。1Hz的555定时器构成的多谐振荡器：图2.8 555定时器构成的多谐振荡器（b）、秒信号产生电路NE555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。利用闭合回路的反馈作用可以产生自激振荡。TTL电路延迟时间短，难以控制频率。电路接入RC回路有助于获得较低的振荡频率，由于门电路的作用时间极短，TTL电路自有几十纳秒，所以想获得稍低一些的振荡频率式很困难的，而且频率不易调节。在电路中接入RC电路可以有助于获得较低的振荡频率，而且通过改变R，C的数值可以很容易实现对频率的调节。（c）振荡周期的计算1.暂稳状态的脉冲宽度tp1，即uc从（1/3）Ucc充电上
13、升到（2/3）Ucc所需的时间：tp1（R1R2）Cln20.7（R1R2）C2.脉冲宽度tp2，即uc从（2/3）Ucc放电下降到（1/3）Ucc所需的时间：3.振荡周期： T=tp1+tp20.7（R12R2）C4.由于R1=1 K R2=75 K C=10uf 带入T中可以求得震荡周期T=1S（3）计数单元 四位二进制加法计数器74LS161构成的电子秒表的计数单元： 图2.9 由两片74LS161构成的计数单元计数单元整体由两片74LS161分别构成一个十进制加计数器构成。当第一个十进制同步计数器记满十个数时，通过一个与非门将计数脉冲送到第二个十进制计数器的CLK端。两个十进制的计数器
14、通过级联，进而构成99进制的计数器。（4）译码显示译码显示电路有BCD码译码器CD4511和七段LED共阴极数码管构成。 图2.10 译码显示电路3.1实验结果分析在实现电路时，按下按钮J2，数码管从00开始显示加1计数；按下按钮J1，则计数停止，再次按下按钮J2，数码管重新回到00开始计数，一直计数到计数最大值99后返回00又进行新一轮的计数。所要求的功能都能够正常的实现。第四章 心得体会经过这次的数字电子秒表课程设计后，我从中学到了好多东西。在我们上了一个学期的数字电子技术基础课后，我们已经对数字电子技术有一定的了解，加上之前学过的电路课和模拟电子技术基础课，我们可以独立完成数字电子技术基
15、础课程设计了，不过当中还是遇到许多不懂的问题。通过这次自己动手的课程设计，我学会了设计数字电子电路的一般方法，还进一步熟悉数字电子器件的使用。这个课程设计课我还不是很熟悉，第一次做难免会感到陌生，而且对很多基本的东西都不是很清楚，在一定程度上影响了我们的课程设计的质量，希望能在以后的时间里认真学习好这些基础的东西。我对这个课程设计课有着深刻的体会：要想做好这个课程设计，就必须认认真真地去做，不要怕麻烦，遇到不懂的问题就要主动去问同学或者老师。最后我希望课程设计课能够再多一点给我们提供动手的机会，并让我们多点发挥主观能动性和创造能力，这样可以在学到东西的同时又能发散大家的思维。第五章 参考文献1
16、杨欣.王玉凤.电子设计从零开始.清华大学出版社,20052黄仁欣.电子技术实践与训练.清华大学出版社,20043彭铭泉.通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社，20044高志清.数字电路逻辑设计.大连理工出版社,20025张庆权.电子元器件的选用与检测.机械工业出版社,20026沈明山.常用电子元件手册.机械工业出版社,20017郭培源.电子电路及电子器件.高等教育出版社,20048杨素行.模拟电子技术基础.高等教育出版社,20059刘维恒.实用电子电路基础.电子工业出版社,200410王武江.陈树凯.常用集成电路速查手册.冶金工业出版社, 200411成立.电子技术.北京理工大学出版社,2000 第六章 附录 整体电路图1整体电路图2整体电路图3
