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1、目录第一章 引言11.1 设计目的11.2 设计任务内容11.3 设计要求1第二章 数字电子秒表设计32.1 仪器设备：32.2 电子秒表的基本组成和工作原理32.2.1 电子秒表电路的基本组成框图32.2.2 电子秒表设计电路图32.3 芯片简介52.4 PCB图及覆铜后的Top Layer和 Bottom Layer72.5各种仿真图10第三章 结论14参考文献：15第一章 引言随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。人们对它的认识也逐步加深。在秒表的设计上功能不断完善，在时间的设计上不断的精确，人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。电子秒表广泛应用于对运
2、动物体的速度、加速度的测量实验，还可用来验证牛顿第二定律、机械能守恒等物理实验，同时也是用于对时间测量精度要求较高的场合。秒表有机械秒表和电子秒表两类。机械秒表与机械手表相仿，但具有制动装置，可精确至百分之一秒；电子秒表用微型电池做能源，电子元件测量显示，可精确至千分之一秒，广泛用于科学研究、体育运动及国防等方面。在当今非常注重工作效率的社会环境中，定时器能给我们的工作、生活以及娱乐带来很大的方便。随着集成技术的发展，尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子技术的迅速发展，要求我们要理论联
3、系实际，数字电路课题设计的进行使我们有了这个好机会，通过这种综合性的训练，我们的动手能力、实际操作能力、综合知识应用能力得到了更好的提升。本设计是基于数字电路和模拟电路的电子秒表设计思路及实现方法。本设计中，充分利用数字电路的计数、现实的优良特性，使整个设计达到了比较满意的效果。1.1 设计目的1.1.1 巩固、深化和扩展理论知识与初步的专业技能。1.1.2 熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。1.1.3 建立分频的基本概念。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 搭接电子秒表整体实验电路。1.2.3 调教0.01秒信号源。1.2.4
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0.01秒为最小单位进行显示。1.3.2 秒表可显示0.0199.99秒的量程。1.3.3 该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。第二章 数字电子秒表设计2.1 仪器设备：元件名称属性数量计数器74HC1608译码驱动器CD45114电阻32晶体振荡器1MHz1数码管七段共阴极4与非门4开关S1S332.2 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，它主要由晶体振荡器、计数器、译码器和数码显示器4个部分组成。计数器译码器数码显示器晶体振荡器图1 电子秒表电路的基本组成框图2.2.2 电
5、子秒表设计电路图如图2所示，这种电路可以计数到99.99s。电路中的S1为启动开关，S2为停止开关，S3为复位开关。采用1MHZ晶体振荡器得到基准脉冲信号，4个计数器74HC160D(1)74HC160D(4)进行10000分频，得到100Hz的信号。再用4个计数器74HC160D（5）74HC160D（8）进行计数，然后，经译码驱动器驱动数码管使其显示时间图2 电子秒表设计电路图2.3 芯片简介1）BCD七段显示器译码器/译码器IC CD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示器译码的包装。其引脚图及真值表如下：图3 IC CD45111 引脚功能图图4 CD4511真值表LT：做
6、灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常解码。BI：空白输入控制，当BI=0(LT为1时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。LE：数据栓锁致能控制；在CD4511中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。当LE=0时(LT=1且 BI=1)，DCBA数据会被送入IC的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1时，则IC中的暂存器会关闭，仅保存原来在
7、LE=0时的DCBA数据供译码器译码。换句话说当LE=1时，不论DCBA的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg仍保留原来在LE由0转为1以前。2）半导体数码管（数码显示器）现在的许多电器设备上都有显示时间质子府的字符显示器，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组成，简称LED。图5是LED的引脚及其等效电路。图5是LED的引脚及其等效电路LED产品的种类繁多，有图5（b）、（c）所示的共阴极电路，常用的数码显示器有BS201，BS202等。3）
8、74HC16074HC160是同步十进制计数器其功能表和电路图如下：74HC160（同步十进制计数器）的功能表CLKRDLDEPET工作状态X0XXX置零10XX预置数X1101保持X11X0保持（但C=0）1111计数图6 74HC160（同步十进制计数器）的电路图2.4 PCB图及覆铜后的Top Layer和 Bottom Layer图7 PCB图图8 覆铜后的Top Layer图9 覆铜后的Bottom Layer2.5各种仿真图图10 整体图图11 CD4511（译码器）仿真图图11为CD4511的仿真图，此图从D到A依次计数0 1 0 1，经过译码驱动器，在数码管上显示数字“5”。图
9、12 74LS160（计数器）仿真图图12为74LS160仿真图，此图计数从0000到1001的计数。图13 RS触发器的仿真图图13为RS触发器仿真图，通过控制开关A的断开和闭合，从而使波形改变。图14 分频计的仿真图图14为分频计的仿真图，得到波形如图，此图说明1片的频率是2片频率的10倍。第三章 结论小结与体会:现代社会的电子技术日新月异，这就要求我们要独立思考，理论联系实际，而此次数字电子技术课程设计为我们提供了这个机会。此次设计主要考查了对数电技术基础知识的综合运用，通过设计和动手制作来考查我们的运用能力和动手能力，把在课堂上学到的理论知识运用到实际实践中来，巩固我们在课本上学到的理
10、论知识，提高我们的逻辑思维能力和创新意识。电子技术课程设计是电子技术基础这门课程的一个实践环节，是对所学电子技术理论知识的一次综合运用。在本次设计过程中，要求我独自查阅资料，设计电路，完成课程设计说明书，这样可以在实践中训练我的工程素质，培养我的动脑、动手能力，提高我的综合能力。两周的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有扎实的知识基础，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。要有耐心和毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是利用protel dxp2004做原理图和利用Multisim 仿真，因为以前没有学过这个软件,所以我们要从头学起，自
11、行摸索的学习。在各个单元电路的连接上花费了大量时间。我深刻的体会到在设计过程中，要考虑到各个元器件的功能和特性，要翻阅大量资料，参考别人的经验。只有这样才能把自己的电路设计的完美。在利用protel dxp2004制作原理图时，我发现了好多问题，虽然设计电路是个很漫长的过程，但是与做原理图相比，那些都微不足道了。且不说画原理图需要耗费很多时间和精力，而是当画完原理图再进行系统检查时出现的错误。如果不能更正原理图中的错误，就不能将其传给PCB，做成PCB图。那么我就花费了好多心思在修改原理图上。通过了各种途径：上网搜索问题的原因，去图书馆查找资料等等。还好将原理图上的错误全部更正了，这一点还是让
12、人比较欣慰的，毕竟努力没白费。原理图做好后，就是PCB板，因为这个软件是以前从未接触过的，所以想把它学会还是要通过查资料来自己完成。于是通过网上的视频教程，一步一步地终于还是把PCB板做出来了。在仿真环节，利用Multisim软件进行画图，合理布局，利用仿真器件对电路进行检测和验证。在这个过程中，自己不断发现问题，例如：仿真时候达不到预期效果，这个其实是最麻烦的，因为这需要对每个元件用示波器进行检测。这个过程既是锻炼动手能力又是锻炼思维能力的过程。做完仿真之后，自己对Multisim的使用已经很熟练了。论文的编辑也是一个难题，面对一堆做出来素材，如何把它们有条不紊地整合起来，这对一个人的布局和编排能力具有很大考验。通过自己不断思考，设计不同方案，最终选择一个比较良好的方案进行，这是一个大量思索和实践的过程。此次课程设计，虽然遇见不少难题，但是，收获还是比较丰富。虽然投放了很多的精力和时间，夜以继日的来做这个设计感觉很累，但是成功了就会觉得比较欣慰。这次课程设计对实践能力、思考能力以及论文写作能力都有很好的锻炼和提高。参考文献：1 数字电子技术基础（第五版） 阎石主编2 电子技术基础模拟部分（第五版） 唐光华主编3 Protel DXP2004应用与实例 康兵主编