60进制电子秒表[参.pdf

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1、电子课程设计报告发射器控制器系名专业年级姓名指导教师2010 年10 月10 日1 目录一、课程设计目的描述及要求 2 二、设计总框图 2 三、各单元电路的设计方案及原理说明 2 四、元件型号芯片介绍 4 五、系统总体电路图 6 六、调试步骤和测试结果 7 七、总结 7 2 1.课程设计目的：设计一个采用中小规模集成电路构成的电子秒表2.课程设计题目的描述和要求设计一个采用中小规模集成电路构成的电子秒表，具体指标如下：1准确计时，计数分辨率为1S。2秒表由 2 位数码管显示，计时周期为60S，显示满刻度为59S。3.课程设计报告内容根据设计任务要求，电子秒表的工作原理框图如图1 所示。主要包括

2、三大部分：脉冲信号发生器倒计时器时间显示器。由定时器NE555 构成的多谐振荡器产生秒脉冲，两块74LS192 芯片级联成 60 进制倒计时器，计时器输出的数据通过译码器和数码管显示出来。（1）总方框图3.各单元电路的设计方案及原理说明3.1 秒脉冲系统所需要的秒脉冲由定时器NE555 所构成的多谐振荡器提供，多谐振荡器如图 11（a）所示，图中 NE555 外引线排列如图11（b）所示。其中 1 脚是电路地 GND；8 脚是正电源端 Ucc，工作电压范围为 518V；2 脚是低触发端TR；3 脚是输出端 OUT；4 脚是主复位端 R；5 脚是控制电压端 Uc；6 脚是高触发端 TH；7 脚放

3、电端 DISC。R1、R2 和 C 为定时电阻和电容，C1 为电压控制端稳定电容。在信号的输出端产生矩形脉冲，其振荡频率为f=1.44/(R1+2R2)C。秒脉冲（脉冲信号发生器）计数器（倒计时器）（个位）译码器时 间 显 示 器（数码管）时 间 显 示 器（数码管）译码器计数器（倒计时器）（十位）3 NE55548762135C1CNE555GNDTROUTRDISCTHUcUcc12345678R1R2集成电路 555 3.2 倒计时器倒计时器由两位 4 位十进制可逆同步计数器（双时钟）74LS192、非门和或门构成。其组成如图所示，其中74LS192是上升沿触发，CPU 为加计数时钟输入

4、端；CPD 为减计数时钟输入端；LD 为异步预置端，低有效；CR 为异步清零端，高有效；CO 为进位输出端，当1001后输出低电平；BO 为借位输出端，当0000 后输出低电平；D3D2D1D0 为数据预置端；Q3Q2Q1Q0为数据输出端。倒计时器初始状态为01100000，当输入一个脉冲，计时器就会减一。低位的状态是 0000 时，再来一个脉冲，BO 端就会由 10，这是高位的 CPD 端由 01。高位因得到一个上升沿，从而触发，进行减1 运算。低位的状态变为1001。当高低位的状态都为0000 时，它们的 LD 端就会接低电平，从而进行异步置数。计 时 器 状 态 变 为01100000。

5、秒 脉 冲 再 来 就 会 重 复 以 上 操 作。U174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U274LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U3DCD_HEXU4DCD_HEXU11A74LS20D&U12A74LS20D&VCC5VVCC5VU14DIS7OUT3RST4VCC8THR65TRI2R15M|?R215M|?C271718VCCGNDGND61VCCGND2021VCC5VU1374LS04D1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5

6、Y5A6Y6AVCC12131415101116GNDGND2345VCCVCC5VVCCGND984 3.3 时间显示器时间显示器由译码器两片半导体数码管构成。此半导体数码管为带小数点（DP）的七段数码管，分为共阴和共阳型。共阴型数码管的COM 端接低电平，共阳型的则接高电平。元件型号元器件清单相关芯片、元器件主要用途数量74LS192 十进制可逆加减计数器2 74LS04 非门1 74LS20 与门1 数码显示管显示数值2 电阻、电容降压、分压，滤波等等电阻：15M1个5M1个电容：1nf 1个1nf 1个芯片介绍74LS192主要电特性的典型值型号fc Pd 74LS192 32MHZ

7、95MW 74LS192的清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPu）状态如何，即可完成清除功能。74LS192 的预置是异步的。当置入控制端（TL）为低电平时，不管时钟CP 的状态如何，输出端（QOQ3）即可预置成与数据输入端（POP3）相一致的状态。74LS192的计数是同步的，靠 CPD、CPu同时加在 4 个触发器上而实现。在CPD、CPu 上升沿作用下 QOQ3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD 或 CPu，此时另一个时钟应为高电平。当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为 CP

8、u 低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPD 低电平部分的低电平脉冲。当把了 CD 和了 Cu 分别连接后一级的 CPD、CPu，即可进行级联。逻辑图如图3.1 所示。5 图 3.1 74LS192逻辑图引出端符号见表 3.2 所示。表 3.2 74LS192 引出端符号TCD 错位输出端（低电平有效）TCU 进位输出端（低电平有效）CPD 减计数时钟输入端（上升沿有效）CPu 加计数时钟输入端（上升沿有效）MR 异步清除端P0P3 并行数据输入端PL异步并行置入控制端（低电平有效）毫秒信号产生电路 NE555 定时器是一种电路结构简单、使

9、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。振荡电路是数字秒表的核心部分，电容充放电的速度决定了电路的振荡频率R 1.R 2.C 决定了多谐振荡器的周期，即决定了形成的方波的频率利用闭合回路中的负反馈作用可以产生自激振荡，利用闭合回路中的延迟负反馈作用也能产生自激振荡

10、，只要负反馈作用足够强。为了得到频率更加准确的频率信号，加入了电容和电阻。6（4）系统总体电路图U174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U274LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U3DCD_HEXU4DCD_HEXU11A74LS20D&U12A74LS20D&VCC5VVCC5VU14LM555CNGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2R15M|?R215M|?C11nFC21nF71718VCCGNDGNDGND

11、61VCCGND2021VCC5VU1374LS04D1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCC12131415101116GNDGND2345VCCVCC5VVCCGNDGND987（5）调试的步骤和方法：1脉冲信号发生器的安装调试在安装元件之前，尤其要注意元件的8 脚接电源 1 脚接地。检查正确无误后，加入电源，3 口出测试点接示波器检验方波信号是否正常。2倒计时器调试注意 8 脚接地 16 脚接电源 74LS04 和 74LS20 也要接电源和地将上述各部分电路调节器试好后，将整个系统连接起来进行通调。（6）最终的测试结果倒计时显示从 59 到 0，成功总结在调试过程中

12、出现的问题，以及解决的方法。电路接好后数码管不亮注意数码管 COM 口接地确认芯片 74LS192 接电源，数码管不跳确认74LS192接电源的线是否全连。总结本次试验设计让我感受到了倒计时器的这部分知识有了比较深刻的理解，同时也出现了很多问题，让我认识到实践是检验真理的唯一标准。明明仿真时候很顺，自己动手缺错误百出，有个错误连线我检查到第三遍才检查出来。主要原因是我们没有经常动手设计过电路，还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来。通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从

13、真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用multisim10.0；让我们更好的了解了电路设计，也了解到计算机辅助设计的智能化。本次火箭发射器的设计与制作是在辅导老师的精心指导下和组内成员共同交流下才得以顺利完成的，同时对工作的勤劳态度给我留下了深刻的印象。再次感谢各位老师和同学们的帮助。参考书目1 倪志莲.单片机应用技术M.第 2版.北京理工大学出版社，2003 2 刘常澍.数字逻辑电路M.第1版.高等教育出版社，2005 8 UP5LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U274LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U4DCD_HEXU11A74LS20D&U12A74LS20D&VCC5VVCC5VU14LM555CNGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2R15M|?R215M|?C11nFC21nF71718VCCGNDGND61VCCGND2021VCC5VU1374LS04D1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCC1213141516GND2345VCCVCC5VVCCGNDGND