① 设计一个能测量8名运动员短跑成绩的数字秒表。要求用四位数码管显示时间,格式为00:00s。
② 秒表设置9个开关输入(清零开关1个和记录开关8个)。按下“记录”开关,则将当前计数时间暂存并显示在数码管上。
数字电子技术基础课程设计(一)——电子钟
数字电子技术基础
课程设计
电子秒表
一.设计目的:
1、了解计时器主体电路的组成及工作原理;
2、熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;
3、学习数字电路中基本RS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。
二.设计任务及说明:
电子秒表电路是一块独立构成的记时集成电路芯片。它集成了计数器、、振荡器、译码器和驱动等电路,能够对秒以下时间单位进行精确记时,具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。
设计一个可以满足以下要求的简易秒表
1.秒表由5位七段LED显示器显示,其中一位显示“min”,四位显示“s”,其中显示分辩率为0.01 s,计时范围是0—9分59秒99毫秒;
2.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能;
3.控制开关为两个:启动(继续)/暂停记时开关和复位开关
三.总体方案及原理:
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,控制等模块,系统框图如下:
时钟发生器 记数器 译码器
显示器
控制器
图1.系统框图
其中:
(1)时钟发生器:利用石英震荡555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100HZ的脉冲;
(2)记数器:对时钟信号进行记数并进位,毫秒和秒之间10进制,秒和分之间60进制;
(3)译码器:对脉冲记数进行译码输出到显示单元中;
(4)显示器:采用5片LED显示器把各位的数值显示出来,是秒表最终的输出,有分、秒、和毫秒位;
(5)控制器:控制电路是对秒表的工作状态(记时开始/暂停/继续/复位等)进行控制的单元,可由触发器和开关组成。
四.单元电路设计,参数计算和器件选择:
1.时钟发生单元
时钟发生器可以采用石英晶体震荡产生100HZ时钟信号,也可以用555定时器构成的多谐振荡器,555定时器是一种性能较好的时钟源,切构造简单,采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。
因输出要求为100HZ的,选择占空比为55%,可根据
T=( )Cln2=0.01
可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号,即T=0.01S的时钟源,当基本RS触发器Q=1时,门5开启,此时100HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。
图2.时钟发生器555定时器构成的多谐振荡器
2.记数单元
记数器74160、74ls192、74ls90等都能实现十进制记数,本设计采用二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元,如图3所示,555定时器构成的多谐振荡器作为计数器①的时钟输入。计数器①及计数器②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0.01~0.09秒;0.1~0.9秒计时,计数器②及计数器③,计数器③和计数器④也接成8421码十进制形式,计数器④和计数器⑤接成60进制的形式,实现秒对分的进位。
集成异步计数器74LS90简介
74LS90是异步二—五—十进制加法计数器,它既可以作二进制加法计数器,又可以作五进制和十进制加法计数器。
图3为74LS90引脚排列,表1为功能表。
通过不同的连接方式,74LS90可以实现四种不同的逻辑功能;而且还可借助R0(1)、R0(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CP1输入,QA作为输出端,为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP2输入,QDQCQB作为输出端,为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP2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。
(4)若将CP1与QD相连,计数脉冲由CP2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R0(1)、R0(2)均为“1”;S9(1)、S9(2)中有“0”时,实现异步清零功能,即QDQCQBQA=0000。
b) 置9功能
当S9(1)、S9(2)均为“1”;R0(1)、R0(2)中有“0”时,实现置9功能,即QDQCQBQA=1001。
图3.74LS90引脚排列(下)
输 入 输 出 功 能
清 0 置 9 时 钟 QD QC QB QA
R0(1)、R0(2) S9(1)、S9(2) CP1 CP2
1 1 0
× ×
0 × × 0 0 0 0 清 0
0
× ×
0 1 1 × × 1 0 0 1 置 9
0 ×
× 0 0 ×
× 0 ↓ 1 QA 输 出 二进制计数
1 ↓ QDQCQB输出 五进制计数
↓ QA QDQCQBQA输出8421BCD码 十进制计数
QD ↓ QAQDQCQB输出5421BCD码 十进制计数
1 1 不 变 保 持
表1 .74LS90功能表
10秒到分位的6进制位可在十进制的基础上将QB、QC连接到一个与门,它的置零信号与系统的置零信号通过一个或门连接接至R0(1),即当记数为6或有置零信号是均置零,如图4所示。
图4 .74ls90组成的6进制记数器
3 .译码显示单元
74LS248(74LS48)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 LC5011-11 共阴极LED显示器.(注:在multisim中仿真可以用译码显示器DCD_HEX代替译码和显示单元)。
图5. 74LS248管脚图
4 .控制单元
(1) 启动(继续)/暂停记时开关
采用集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器,有直接置位、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Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关B(接地),则门1输出 =1;门2输出Q=0,K2复位后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。由1变0,送出负脉冲,启动单稳态触发器工作。
(2) 清零开关
通过开关对每个计数器的R0(2)给以高电平能实现系统的清零。
五:在MULTISIM中进行仿真
将各个芯片在MULTISIM8中连接并进行仿真,仿真如图6所示,结果正确。
六:设计所需元件
555触发器一片,74ls90五片,74ls248五片,LC5011-11 共阴极LED显示器五片,
电容、电阻若干。
七:设计心得
本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉,实际操作和课本上的知识有很大联系,但又高于课本,一个看似很简单的电路,要动手把它设计出来就比较困难了,因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点,要把课本上所学到的知识和实际联系起来,同时通过本次电路的设计,不但巩固了所学知识,也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来,增强了学习的兴趣,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。
数字电子技术基础
课程设计
电子秒表
一.设计目的:
1、了解计时器主体电路的组成及工作原理;
2、熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;
3、学习数字电路中基本RS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。
二.设计任务及说明:
电子秒表电路是一块独立构成的记时集成电路芯片。它集成了计数器、、振荡器、译码器和驱动等电路,能够对秒以下时间单位进行精确记时,具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。
设计一个可以满足以下要求的简易秒表
1.秒表由5位七段LED显示器显示,其中一位显示“min”,四位显示“s”,其中显示分辩率为0.01 s,计时范围是0—9分59秒99毫秒;
2.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能;
3.控制开关为两个:启动(继续)/暂停记时开关和复位开关
三.总体方案及原理:
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,控制等模块,系统框图如下:
时钟发生器 记数器 译码器
显示器
控制器
图1.系统框图
其中:
(1)时钟发生器:利用石英震荡555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100HZ的脉冲;
(2)记数器:对时钟信号进行记数并进位,毫秒和秒之间10进制,秒和分之间60进制;
(3)译码器:对脉冲记数进行译码输出到显示单元中;
(4)显示器:采用5片LED显示器把各位的数值显示出来,是秒表最终的输出,有分、秒、和毫秒位;
(5)控制器:控制电路是对秒表的工作状态(记时开始/暂停/继续/复位等)进行控制的单元,可由触发器和开关组成。
四.单元电路设计,参数计算和器件选择:
1.时钟发生单元
时钟发生器可以采用石英晶体震荡产生100HZ时钟信号,也可以用555定时器构成的多谐振荡器,555定时器是一种性能较好的时钟源,切构造简单,采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。
因输出要求为100HZ的,选择占空比为55%,可根据
T=( )Cln2=0.01
可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号,即T=0.01S的时钟源,当基本RS触发器Q=1时,门5开启,此时100HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。
图2.时钟发生器555定时器构成的多谐振荡器
2.记数单元
记数器74160、74ls192、74ls90等都能实现十进制记数,本设计采用二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元,如图3所示,555定时器构成的多谐振荡器作为计数器①的时钟输入。计数器①及计数器②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0.01~0.09秒;0.1~0.9秒计时,计数器②及计数器③,计数器③和计数器④也接成8421码十进制形式,计数器④和计数器⑤接成60进制的形式,实现秒对分的进位。
集成异步计数器74LS90简介
74LS90是异步二—五—十进制加法计数器,它既可以作二进制加法计数器,又可以作五进制和十进制加法计数器。
图3为74LS90引脚排列,表1为功能表。
通过不同的连接方式,74LS90可以实现四种不同的逻辑功能;而且还可借助R0(1)、R0(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CP1输入,QA作为输出端,为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP2输入,QDQCQB作为输出端,为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP2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。
(4)若将CP1与QD相连,计数脉冲由CP2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R0(1)、R0(2)均为“1”;S9(1)、S9(2)中有“0”时,实现异步清零功能,即QDQCQBQA=0000。
b) 置9功能
当S9(1)、S9(2)均为“1”;R0(1)、R0(2)中有“0”时,实现置9功能,即QDQCQBQA=1001。
图3.74LS90引脚排列(下)
输 入 输 出 功 能
清 0 置 9 时 钟 QD QC QB QA
R0(1)、R0(2) S9(1)、S9(2) CP1 CP2
1 1 0
× ×
0 × × 0 0 0 0 清 0
0
× ×
0 1 1 × × 1 0 0 1 置 9
0 ×
× 0 0 ×
× 0 ↓ 1 QA 输 出 二进制计数
1 ↓ QDQCQB输出 五进制计数
↓ QA QDQCQBQA输出8421BCD码 十进制计数
QD ↓ QAQDQCQB输出5421BCD码 十进制计数
1 1 不 变 保 持
表1 .74LS90功能表
10秒到分位的6进制位可在十进制的基础上将QB、QC连接到一个与门,它的置零信号与系统的置零信号通过一个或门连接接至R0(1),即当记数为6或有置零信号是均置零,如图4所示。
图4 .74ls90组成的6进制记数器
3 .译码显示单元
74LS248(74LS48)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 LC5011-11 共阴极LED显示器.(注:在multisim中仿真可以用译码显示器DCD_HEX代替译码和显示单元)。
图5. 74LS248管脚图
4 .控制单元
(1) 启动(继续)/暂停记时开关
采用集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器,有直接置位、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Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关B(接地),则门1输出 =1;门2输出Q=0,K2复位后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。由1变0,送出负脉冲,启动单稳态触发器工作。
(2) 清零开关
通过开关对每个计数器的R0(2)给以高电平能实现系统的清零。
五:在MULTISIM中进行仿真
将各个芯片在MULTISIM8中连接并进行仿真,仿真如图6所示,结果正确。
六:设计所需元件
555触发器一片,74ls90五片,74ls248五片,LC5011-11 共阴极LED显示器五片,
电容、电阻若干。
七:设计心得
本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉,实际操作和课本上的知识有很大联系,但又高于课本,一个看似很简单的电路,要动手把它设计出来就比较困难了,因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点,要把课本上所学到的知识和实际联系起来,同时通过本次电路的设计,不但巩固了所学知识,也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来,增强了学习的兴趣,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。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答 2007-07-07
我的天呀,谁能在这上面给你说得清呀?这是技术上的问题,不是一篇文章就可以解决的。
一个远距离读卡器,一个简单的程序(将电子秒表与读卡程序结合起来,不复杂的),八个携带式磁卡(挂在运动员身上用的)。别的好象也没有什么了,主要是安装时要有一些技术(技术工人干的活)。
一个远距离读卡器,一个简单的程序(将电子秒表与读卡程序结合起来,不复杂的),八个携带式磁卡(挂在运动员身上用的)。别的好象也没有什么了,主要是安装时要有一些技术(技术工人干的活)。