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1、机械与电子工程学院课程设计报告课 程 名 称 数字电子技术课程设计 设 计 题 目 数字式电子秒表 所学专业名称 电 气 信 息 类 班 级 电类114班 学 号 * 学 生 姓 名 指 导 教 师 2013年6月 4日机电学院数字电子技术课程设计任 务 书设计名称： 数 字 式 电 子 秒 表 学生姓名： 指导教师： 起止时间：自 2013 年 5 月 12 日起 至 2013 年 6 月 2 日止一、课程设计目的与作用1) 熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;2) 熟悉555方波振荡器的应用。3)建立分频的基本概念。4) 学习数字电路中基本555定时器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路
2、的综合应用。二、课程设计任务和基本要求设计任务：1) 通过下载和查阅资料设计好合理的、完整的设计方案。2) 对芯片的管脚排列进一步熟悉掌握以及芯片功能进一步分析，明确芯片的正确使用方法和正确的电路中使用的位置。3)设计出电路图并对电路的原理进行简要分析。4) 在Multisim仿真软件中绘制出完整仿真电路图。5) 对设计的电路进行调试，保证各项正确并尽可能的使电路简洁，完成课程设计应达到的目的.基本要求：1) 有明确的设计方案使操作简便易行；2) 以0.1秒为最小单位进行显示、秒表可显示0.160秒的量程；3) 设计一个具有时、分、秒的数字显示计时器；4) 具有校时、校分的功能；5) 通过开关
3、功能实现清零、暂停等功能的有效转换；6) 在Multisim仿真软件中进行调试检测完成课程任务；7) 按规定格式写出课程设计报告书，通过老师检验合格后打印成稿并提交。机电学院数字电子技术课程设计指导老师评价表院（部）机电学院年级专业学生姓名学生学号*题 目数 字 式 电 子 秒 表一、指导老师评语指导老师签名： 年 月 日 二、成绩评定指导老师签名： 年 月 日 目 录摘要与关键词11电子秒表原理21.1 时钟信号发生单元21.2记数单元21.3 .译码显示单元31.4 控制单元41.4.1启动（继续）/暂停记时开关41.4.2清零开关41.5 在MULTISIM中进行仿真42电路的仿真设计4
4、2.1 仿真电路图42.2在MULTISIM中进行仿真53课程设计总结63.1 设计成果73.2 心得与体会7参考文献8附录：仪器及元器件清单9数字式电子秒表摘要与关键词摘要：该设计的进行使我们的动手能力、实际操作能力、综合应用能力得到更好的提升。这次设计是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要的角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高，尤其是一些科学实验。他们对时间精确度达到了几纳秒级别。现实生活中电子秒表是一种很常见的装置，应用范围也是相当的广泛。比如，城市的交通信号灯。是我们最常见的一种电子秒表。数字式电子秒表由他独特的好处显示直观，内容
5、一目了然。本次课程设计从总体设计框图开始，将设计任务逐步分解，直到可以用标准的集成电路部件实现，然后将各部件联结成系统，通过Multism进行设计的分析综合和时序仿真验证。本文在原理简要处，还加入了程序设计中用到的几种集成元件的管脚图，以及简单介绍了这些元器件所能实现的功能。先后设计出了计秒、计分和计时电路，并完成了初步的调试与仿真。最后，在分析时序仿真结果的基础上，对设计电路进行进一步的修改和完善，已达到对设计电路正确运行且学会运用Multism电路设计与仿真的目的。操作步骤：（1）启动仿真电路，可观察到数字时钟的秒位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到分计时电路。（2）观察到数字时钟的
6、分位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到时计时电路（3）开关J1可控制时计时电路的方式选择。（4）控制键可控制秒脉冲直接引入时、分计数器。（5）出现整点，即时计数器发生变化。由以上的操作步骤可以完成课程设计的要求。关键词：时钟脉冲信号；状态控制；计数器；555定时器；多谐振荡器；课程设计1电子秒表的原理电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来,因此要有时钟发生器,记数及译码显示.由555定时器构成多谐振荡器，用来产生50Hz的矩形波。第块计数器作5分频使用，将555输来的50Hz的脉冲变为0.1秒的计数脉冲，在输出端Qd取得，作为第2块计数器的始终输入，第2、第3块计数器QA与CP2相
7、连，都已接成8421码十进制计数电路 ，第4块接成六进制形式，其输出端与译码显示器的相应输入端连接，可显示0.1-0.9s,1-9s,10-60s。 多谢振荡器数码显示器计数器译码器图1-1 电子秒表的原理图1.1 时钟信号发生单元ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插 8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相
8、同。ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555。555内部结构及引脚如下图所示： 图1-2 555内部结构及引脚图1.2记数单元74LS90是一种较为典型的异步十进制计数器。它由1个一位二进制和1个异步五进制计数器组成。如果计数脉冲由CP1端输入，输出由QA端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲CP2端输入，输出由QAQD端引出即得五进制计数器；如果将QA与CP2相连，计数脉冲由CP1输入，输出由QAQD引出，即得8421码十进制计
9、数器。因此，又称此电路为二五十进制计数器。它的引脚功能如下： 图1-3 74LS90引脚图 图1-4 电子表秒计数单元电路1.3 .译码显示单元74HC160N是BCD码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。它的管脚图如图5所示。 显示器用DCD_HEX共阴极LED显示器。图1-4 DCD_HEX共阴极LED显示器引脚功能图LED显示屏（LED panel），是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。1.4 控制单元1.4.1启动/暂停记时开关 用集成与非门构成基本RS触发器，属低电平直接触发的触发器，有直接
10、置位、复位的功能。它的一路输出 作为单稳态触发器的输入，另一路输出作为与非门的输入控制信号。按动按钮开关J1（接地），则门1输出 =1；门2输出Q=0，J1复位后Q、 状态保持不变。再按动按钮开关J2，则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。 由1变为0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。1.4.2异步清零开关只要S9（1）S9（2）=0，R0（1）=R0（2）=1，就可使QAQBQCQD=0000，即异步清0。1.5 在MULTISIM中进行仿真 仿真结果如下：图1-5 电子秒表总体仿真图2电路的仿真设计2.1 仿真电路图电路在
11、MultiSIM10.0中进行仿真。电路图及参数如下图所示。先实现计时器计分电路，然后实现电路有计时、分功能。 图2-1 实现秒计时图 2-2 实现计分、秒功能 图2-3 实现计时、分、秒功能2.2在MULTISIM中进行仿真将各个芯片在MULTISIM10中连接并进行仿真，仿真如图2-1、2-2、2-3所示，秒计数器和分计数器各由一个十进制计数器（个位）和一个六进制计数器（十位）串接组成，形成两个六十进制的计数器，其中个位计数器接成十进制形式,结果正确。（1）启动仿真电路，可观察到数字时钟的秒位开始计时，计数到60后复位为0，并进位到分计时电路。（2）观察到数字时钟的分位开始计时，计数到60
12、后复位为0，并进位到时计时电路（3）开关J1可控制时计时电路的方式选择。（4）控制键可控制秒脉冲直接引入时、分计数器。（5）出现整点，即时计数器发生变化。在仿真过程中，由于输出端口连接时选择有多样性，所以在仿真过程中不能有效的得到所需仿真图，解决的办法就是要认真检查所连接的电路图，看所接的元件单元是否真确，电源脉冲信号是否接地，元件输出端口接的是否合理等。还存在着电阻、电容等器件在通有电流后，温度会升高，会影响其器件的准确性，所以在仿真过程中存在误差。3课程设计总结3.1 设计成果根据实验原理设计出的实验电路，在MULTISIM10实现了电路的仿真模拟，并得出了正确的仿真结果，达到了此次课程设
13、计的基本要求，完成了本次课题的设计任务。3.2 心得与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
14、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。总之，通过这次练习我有了很多收获。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力。参考文献1 阎石数字电子技术基础（第四版）高等教育出版社，20062 彭介华. 电子技术课程设计指导. 高等教育出版社，20023 陈大钦. 电子电路实验、设计、仿真. 高等教育出版社，2002 4 杨欣等. 基于Multisim10电路设计与仿真.高等教育出版社,20055 郭海文电气实验技术：中国矿业大学出版社，2008 附录：仪器及元器件清单元件名称元件数目555定时器1DCD_HEX共阴极LED显示器674HC160N674LS00N474LS04D4脉冲信号源1双向开关7单向开关1电容1个10F电容1个3.0F电阻1个3.3 k9