数字秒表设计报告

《电子技术》课程设计报告

       题    目        数字式秒表                 

       学院（部）     长安大学电控学院                  

       专    业         自动化（交通信息与控制）                

       班    级      32010901                   

       学生姓名  潘应久 张杰 崔骞                       

       学    号    ********14、18、15                     

        12 月 18 日至 12  月 30 日  共   2 周

                     指导教师（签字）           

内容摘要

设计要求

系统概述

（1）计数显示

（2）译码控制

（3）D触发器电路

（4）时钟发生器

系统综述

总结及参考文献

数字式秒表

一、摘要：

作为数字式秒表，所以必须有一个数字显示。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分钟59秒99，那则需要六个数码管。要求计数分辨率为0.01秒，那么我们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。电路的功能部分主要使用的是74LS160、74LS138三线-八线译码器、D触发器以及由竞争与冒险原理设计出的产生低触发脉冲的电路，以及开关电路和基本的与门、与非门、或门等。

二、设计要求：

任务书：主要技术指标与要求1、秒表最大计时值为99分59.99秒；2、6位数码管显示，分辨率为0.01秒；2、具有清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能；4、控制操作键不超过两个

第一章、系统概述

       设计数字式秒表，主要分为部分：（一）、计数显示（二）、译码控制（三）、D触发器电路（四）、时钟发生器。

       （一）、计数显示：数字式秒表要求最大计时值为99分59.99秒，故采用六个显示管，采用六个74LS160（十进制计数器）实现计数功能，计数器的输出接到显示管。其中第四个74LS160计数器采用同步计数法改成六进制，其余均用十进制即可。

电路图如下：

       （二）、译码控制：电路要求实现四个功能：具有清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能，但只能用两个控制操作键。控制键可用开关表示，要使两个控制键实现四个功能，则可以用74LS138实现。现在用Y0（00）表示启动计时，Y1（01）表示暂停，Y2（10）表示清零，Y3（11）表示继续计数。这就实现了用两个控制键实现了四个功能的控制。部分电路图如下：

（三）、D触发器：

利用D触发器实现锁存功能。将D触发器的输出接到六个74LS160的使能端。从而便于实现启动计数功能。D触发器是高电平触发。D触发器连接电路如下：

四、时钟发生器：

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。其核心部分使用三个74LS90计数器采用串联方式构成（其中一个起到对50Hz的分频作用），这种连接方式简单，使用元器件数量少。CP脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器，产生50赫兹脉冲，如果精度要求高，也可采用石英振荡器。

五、四个功能的实现：

（1）、启动计时功能:

将Y0然后通过D触发器输出接到六个计数器使能端ENP、ENT.由于启动计时功能是从零开始计时，因此在使用Y0有效是应该先清零，再使使能端有效。于是可利用竞争与冒险的原理。构造如下电路图，从而实现低触发脉冲，接到CLR端，使其瞬间触发，然后又瞬间失效，从而实现先清零再计数的功能。

利用竞争与冒险原理产生瞬间低触发脉冲的电路是：

短暂低触发脉冲电路图：

Y0线接入该电路的输入端。而输出端是与Y2线输出的线用与门连接，然后再接到六个74LS160的使能端。

（2）、暂停功能：

   将Y1输出代表暂停功能，将Y1的输出与CP脉冲用与门接起来然后输出给74LS160的CLK端。从而实现暂停功能。

（3）继续计数功能:

只要使Y1变为高电平，就可以是暂停功能消失，即开始继续计数，因此用Y3表示继续计数，不用接线即可。

（4）、清零功能：

用Y2表示清零功能，将Y2与竞争与冒险产生负触发脉冲的电路输出相与接到六个74LS160的CLR端。这样即可实现清零功能。

第二章、系统综述

该电路如图：

该电路实现秒表计时，计时范围为00分00.00秒~99分59.99秒，用六个数码管显示，用两个控制键通过3-8线译码器扩展为控制四个功能：清零、启动计时、暂停及继续计数的控制功能。

第三章：总结及参考文献

此次数字电子技术的课程设计让我学到了很多的知识，通过老师的讲解和查资料了解到了很多元器件的内部结构和参数 。通过系统仿真，将书本上的理论知识转换成实践经验，理论联系实际，大大的增强了我们的动手能力。调试过程中能对设计中出现的问题积极的去思考和解决，让我们对设计电路的原理更加了解。

在这次的课程设计中，我们的基本技能得到了训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力。

通过对设计图的修改培养了我们的创新能力。

本电路系统是在我们三个小组成员的共同思考和老师的知道下完成的，能够按照题目要求完成指定功能，在设计电路的时候因失败过多次，遇到过很多困难，但经过我们积极的思考和查阅相关资料，使得问题能够主义得以解决。当然，电路可能还存在缺点和不足，希望老师能够给出评价和建议。

参考文献：

1 林涛 ，数字电子技术基础  清华大学出版社，2008

2 张宪 ,何宇斌.电子电路制作指导.北京：化学工业出版社，2005

3 赵广林.常用电子元器件识别/检测/选用一读通.北京：电子工业出版社， 2007

4刘修文.实用电子电路设计制作300例.北京：中国电力出版社，2005 

5何社成、苏勇.报警·指示提醒·告知应用电路.山东科学技术出版社，2006