用中小规模集成电路设计一个电子秒表.doc

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1、电子技术课程设计报告书 一、设计任务及要求：设计任务：用中小规模集成电路设计一个电子秒表。要 求： 1能显示两位数10进制数，其记数范围0099。 2. 具有清零、预置数、停止等功能。指导教师签名： 2011 年11月 20 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 2011年 11 月 27 日 三、成绩 指导教师签名： 2011年 12 月25 日 电子秒表的设计1 设计目地 1.学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。 2.学习电子秒表的调试方法。2 设计思路 （1）计数原理：根据74LS90的功能表恰当的连线，可以实现74LS90的10进

2、制数，连接时钟脉冲电源后，可以从09之间循环计数。三个74LS90之间通过前一位的高位信号向后一位的CP端输入信号来实现进制。（2）启动清零原理：根据74LS90的功能表，可以在特定条件下实现数码管的清零和启动。 （3）暂停连接原理：有脉冲输入，计数器正常计数；无脉冲输入，计数器暂停计数。3 设计过程 3.1方案论证电子秒表总体方框图如图1所状态译码器单稳态触发器控制电路显示器时钟振荡器其工作原理为：基本RS触发器的一路输出Q作为单稳态触发器的输入为其提供锁存信号，单稳态触发器为时钟发生器提供时钟脉冲，脉冲通过门5作为计数器脉冲，其输出端与译码显示单元相应输入端连接显示计时。能简单地实现计数与

3、显示 。按下启动键开始清零计时，按下停止键停止计时。3.2电路设计电子秒表原理电路如图2所示。该电路由基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示电路等，具有清零、预置数、停止等功能。 图2 电子秒表原理图工作过程：1. 基本RS触发器图2中单元I为集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的 发器，有直接置位、复位的功能。它的一路输出Q作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2（接地），则门1输出Q=1；门2输出Q=0，k2复位后Q、Q状态保持不变。再按动按钮开关K1，则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。Q由1变为0，送出负

4、脉冲，启动单稳态触发器工作。 基本RS触发器在电子秒表中得功能是启动和停止秒表的工作。2. 单稳态触发器图2中II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，其工作波形图如下图3：单稳态触发器的输入触发负脉冲信号Vi由基本RS触发器Q端提供，输出负脉冲V0通过非门加到计数器的清除端R。 静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于门的关门电阻Roff。定时元件取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的Rp和Cp。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。单稳态触发器波形图3. 时钟发生器单元III为555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好

5、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。核心电路: 555定时器构成的多谐振荡器 4计数及译码显示二五十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图2单元IV所示。二五十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图2单元IV所示。其中计数器接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端QD取得周期为0.1S的矩形脉冲，作为计数器的时钟输入。计数器和计数器接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.10.9秒，19.9妙计时。通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且

6、还可借助Ro(1)、Ro(2)对计数器清零，借助S9(1),S9(2)将计数器置9.其具体功能详述如下：(1)计数脉冲从CP 1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。(2)计数脉冲从CP 2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。(3)若将CP 2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。：图为74LS90引脚排列(4)若将1和D相连，计数脉冲由2输入，QA、QD、QC、QB作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。(5)清零、置9功能。（a）异步清零当RO、RO均为“1”；S9、S9 中有“0”时，实现异步

7、清零功能，即QDQCQBQA=0000.图为74LS90功能表（b）置9功能当S9、S9均为“1”； RO、RO中有“0”时，实现置9功能，即QDQCQBQA=1001.显示器采用共阴极数码显示，是用7个发光二级管构成特定的8字的形状，如下图所示：4系统调试与结果1. 基本RS触发器的测试；2. 单稳态触发器的测试（1）静态测试用直流数字电压表测试A、B、D、F各点电位值。记录之。（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点（VD）F点（Vo）波 若脉冲持续时间太短，可适当加大微分电容C（如改为0.1u）待测试完毕，再恢复4700P。3时钟发生器的测试 用示波器观察输出电压

8、并测量其频率，调节Rw，使输出矩形波频率为50HZ。仿真波形：4.计数器的测试5.电子秒表的整体测试各单元电路测试正常后，按图连线，进行秒表的总体测试。先按开关K2，此时表不工作，再按K1，则计数器清零后便开始计时，观察数码管显示是否正常，如不需计时或暂停计时，按K2，计时立即停止，但数码管保留所计时之值。 5主要仪器与设备555触发器一片 74ls90三片 74ls48两片共阴极LED数码管两片片 GOS-620示波器MS8215数字万用表数字频率计电位器、电阻、电容若干6设计体会与建议 6.1设计体会通过对本次课程设计进行仿真，该实验总体还算不错就是还存在一些细节上的问题和一些不足的地方，

9、希望老师认真的点评。经过对该课程的设计，让我感触很深，我们不仅要学好课本上的知识，而且还要阅览有关的课外资料， 要把理论知识与实践相结合，才能学以致用，本次课程设计不仅让我们加深了对所学知识的理解，而且还让我们充分发挥了动手，动脑的能力，为以后的工作攒下了宝贵的经验。我想我的专业没有选错，所以以后要更好更努力的去学习。 6.2对设计的建议通过一周多的设计，电路的仿真圆满的完成了设计目标中提到的要求并且有较低的误差，但仍然有一些缺憾，我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。参考文献1 康华光，电子技术基础-数字部分（第五版），高等教育出版，2006.1 2 祁存荣，陈伟.电子技术基础实验（数字部分） 武汉理工大学教材中心 3 梁宗善，电子技术基础课程设计，华中理工大学出版社，2007.12 4 伍时和，数字电子技术基础 ， 清华大学出版社 2009.4 9