電子秒表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

PAGEPAGE1電子秒表1、設(shè)計(jì)課題任務(wù)及指標(biāo)1.通過(guò)本設(shè)計(jì)的選題、方案論證、設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝調(diào)試、資料整理、撰寫(xiě)“設(shè)計(jì)報(bào)告”等環(huán)節(jié)，初步掌握電子工程設(shè)計(jì)方法和組織實(shí)施的基本技能，深化、擴(kuò)展并綜合運(yùn)用課堂上所學(xué)的電子電路分析設(shè)計(jì)方法以及集成電路知識(shí)完成小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。2.利用基本脈沖發(fā)生器及計(jì)數(shù)、譯碼、顯示等單元電路設(shè)計(jì)數(shù)字秒表。3.在實(shí)驗(yàn)裝置上或者利用仿真軟件完成數(shù)字秒表的線路連接和調(diào)試。功能要求：基本要求：計(jì)時(shí)從1s至99s；有置數(shù)、復(fù)位功能；能用開(kāi)關(guān)靈活啟動(dòng)和停止秒表。擴(kuò)展功能：有倒計(jì)時(shí)功能；能計(jì)時(shí)從0.1s至9.9s。2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證所作為數(shù)字式秒表，所以必須有數(shù)字顯示。按設(shè)計(jì)要求，須用數(shù)碼管來(lái)做顯示器。題目要求最大記數(shù)值為99秒，那則需要兩個(gè)數(shù)碼管。要求計(jì)數(shù)分辨率為1秒，那么則需要相應(yīng)頻率的信號(hào)發(fā)生器。選擇信號(hào)發(fā)生器時(shí)，有兩種方案：一種是用晶體震蕩器，另一種方案是采用集成電路555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器。由于熟悉程度，本組采用集成電路555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器。秒表功能中要求有復(fù)位功能、能用開(kāi)關(guān)靈活啟動(dòng)和停止秒表，則控制電路的方案也有兩種：方案一，用74ls08和74ls32及一個(gè)3控?fù)艽a開(kāi)關(guān)；方案二，用2個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)及多個(gè)單刀開(kāi)關(guān)。為了能夠靈活的控制秒表，我們選用方案一。計(jì)數(shù)部分使用兩個(gè)74LS192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這種計(jì)數(shù)器能夠簡(jiǎn)捷的進(jìn)行順逆計(jì)時(shí)，為了方便簡(jiǎn)單譯碼顯示電路采用了74ls48與共陰極七段數(shù)碼管。系統(tǒng)框圖：電源電源總控開(kāi)關(guān)1.0秒脈沖產(chǎn)生電路功能控制電路計(jì)數(shù)電路譯碼電路顯示器圖1流程圖3、元器件清單名稱(chēng)型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注電阻2.2MΩ11KΩ1100KΩ1電容0.33uF10.1uF1開(kāi)關(guān)單刀開(kāi)關(guān)1撥碼開(kāi)關(guān)1四位芯片74LS321四2輸入或非門(mén)74LS19224位十進(jìn)制同步可預(yù)置加/減計(jì)數(shù)器74LS4824線-7段譯碼器SM410501K2一位共陽(yáng)NE55514、單元電路設(shè)計(jì)4.1電源與總控開(kāi)關(guān)圖2電源與總控開(kāi)關(guān)電源由干電池提供；R1為保護(hù)電阻；S1為電路總控開(kāi)關(guān)。4.2脈沖發(fā)生器（由555構(gòu)成的多些振蕩器）圖3脈沖發(fā)生電路圖圖4NE555管腳圖由于頻率f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz，（1）產(chǎn)生1Hz頻率,所以，電容C1=0.33u，電阻R2=100KΩ，R3=2.2MΩ。端口3為脈沖發(fā)生器的輸出端口。4.3控制電路圖5控制電路圖如圖5所示四位撥碼開(kāi)關(guān)置數(shù)功能：2、4開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，3開(kāi)關(guān)閉合；復(fù)位功能：2、4開(kāi)關(guān)閉合；暫停功能：3、4開(kāi)關(guān)閉合，2開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；順計(jì)時(shí)：2、3開(kāi)關(guān)閉合，4開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；倒計(jì)時(shí)：2開(kāi)關(guān)閉合，3、4開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；4.4計(jì)數(shù)器電路圖6計(jì)數(shù)器電路圖774LS192引腳圖表174LS192引腳功能表74ls192為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加/減計(jì)時(shí)器；74LS192的清除端（MR）是異步的，當(dāng)清除端為高電平時(shí)不管時(shí)鐘端狀態(tài)如何，即可完成清除功能；74LS192的預(yù)制是異步的，當(dāng)置入控制端為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端即可與支撐與數(shù)據(jù)輸入端相一致的狀態(tài)；計(jì)數(shù)是同步的，靠時(shí)鐘端同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。4.5譯碼顯示電路圖8譯碼顯示電路74LS48譯碼器：74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)中，用它與共陰極數(shù)碼管連接。連接圖如下：圖9譯碼顯示接線圖74ls48引腳功能表——七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表十進(jìn)數(shù)

或功能輸入BI/RBO輸出LTRBIDCBAabcdefg0HH0000H111111011Hx0001H01100002Hx0010H11011013Hx0011H11110014Hx0100H01100115Hx0101H10110116Hx0110H00111117Hx0111H11100008Hx1000H11111119Hx1001H111001110Hx1010H000110111Hx1011H001100112Hx1100H010001113Hx1101H100101114Hx1110H000111115Hx1111H0000000BIxxxxxxL00000002RBIHL0000L00000003LTLxxxxxH11111114七段數(shù)碼管（LED）LED數(shù)碼管由發(fā)光二極管組成，LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫(huà)常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱(chēng)為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱(chēng)為共陰數(shù)碼管。圖10共陰極LED5、電路的工作原理1.電路與總控開(kāi)關(guān)：由電源、一個(gè)1KΩ電阻及一個(gè)單刀開(kāi)關(guān)組成，為整個(gè)電路提供動(dòng)力及控制整個(gè)電路的啟動(dòng)與關(guān)閉；2.1S脈沖發(fā)生器：它由555集成定時(shí)器元件和外圍的2.2M電阻和0.33uF電容等元件構(gòu)成。為整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)1Hz的脈沖信號(hào)，并從3腳輸出。3.控制電路：它是整個(gè)電路的控制核心，由一個(gè)74LS08和一個(gè)74LS32及一個(gè)四控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，控制著整個(gè)電路的各項(xiàng)功能的實(shí)施。4.計(jì)數(shù)電路：接收各種從控制電路傳來(lái)的信號(hào)，將其記錄并實(shí)現(xiàn)或通過(guò)信號(hào)線傳輸給譯碼顯示電路。5.譯碼顯示電路：接收計(jì)數(shù)電路傳來(lái)的信號(hào)將其翻譯并通過(guò)顯示器直觀展示出來(lái)。6、組裝調(diào)試故障1：脈沖發(fā)生器（555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器）沒(méi)法實(shí)現(xiàn)1s的脈沖信號(hào)。原因：參數(shù)不對(duì)。排除方法：利用f=1.43/R1+2R2)C適當(dāng)?shù)倪x取定值電阻、電容的大小和可變電阻的最大阻值。故障2：不通電的情況下用萬(wàn)用表檢測(cè)部分電路顯示電阻無(wú)窮大。原因：熱轉(zhuǎn)印不完全或腐銅時(shí)間過(guò)久導(dǎo)致電路線斷開(kāi)。排除方法：用焊錫替代銅線將短路連接。故障3：顯示器不顯示或顯示部分。原因：焊接時(shí)溫度過(guò)高燒毀芯片或通電電壓過(guò)大導(dǎo)致顯示器部分損壞。排除方法：焊接時(shí)添加底座并加上限流電阻，通電時(shí)嚴(yán)格控制電壓。7、電子設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)通過(guò)這次電子設(shè)計(jì)，得到了很多收獲和體會(huì)。第一，鞏固和加深了對(duì)電子線路基本知識(shí)和理解，提高了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。第二，增強(qiáng)了根據(jù)課程需要選學(xué)參考資料，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過(guò)獨(dú)立思考，深入研究有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方法。第三，通過(guò)實(shí)際電路方案的分析比較，設(shè)計(jì)計(jì)算，元件選取，安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握了簡(jiǎn)單使用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。第四，在這次電子設(shè)計(jì)大賽設(shè)計(jì)過(guò)程中，光有理論知識(shí)是不夠的，還必須懂一些實(shí)踐中的知識(shí)。所以在電子設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，我們應(yīng)將實(shí)驗(yàn)課與課堂教學(xué)結(jié)合起來(lái)，鍛煉自己的理論聯(lián)系實(shí)際的能力與實(shí)際動(dòng)手能力。第五，掌握了比較常用的儀器的使用方法，提高了動(dòng)手能力。第六，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和科學(xué)態(tài)度。第七，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)仿真軟件Multisim、word、protel等軟件有了更進(jìn)一步的了解，這使我在以后的學(xué)習(xí)中更加熟練。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字式秒表的設(shè)計(jì)與制作，讓們我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我們了解了關(guān)于數(shù)字秒表的原理與設(shè)計(jì)理念。在此次的數(shù)字秒表設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)、管腳圖、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法?？傮w來(lái)說(shuō)這些知識(shí)是對(duì)我們大學(xué)生來(lái)說(shuō)十分寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是無(wú)法在課堂上獲得的，是現(xiàn)今社會(huì)最重視的同時(shí)也是我們最需要提高的部分。8、致謝在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，有很多人對(duì)任務(wù)的完成給予了重要的支持和幫助。感謝老師給了我本次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)并提供指導(dǎo)；感謝許多同學(xué)在電子設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí)給予的幫助使團(tuán)隊(duì)能夠順利地進(jìn)行設(shè)計(jì)的工作。在本次電子設(shè)計(jì)的過(guò)程中，曾得到過(guò)老師與幾位同學(xué)的悉心指導(dǎo)與幫助，才使得我們的設(shè)計(jì)非常圓滿的完成，在此對(duì)他們表示我們最衷心的感謝，謝謝你們！因?qū)W習(xí)知識(shí)的能力和時(shí)間有限，并且此次電子設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)還只是