數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)--簡(jiǎn)易數(shù)字秒表

1、<p><b>　　簡(jiǎn)易數(shù)字秒表</b></p><p>　　1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求：</p><p><b>　　1.1課題說(shuō)明：</b></p><p>　　在體育比賽、時(shí)間準(zhǔn)確測(cè)量等場(chǎng)合通常要求計(jì)時(shí)精度到1%秒（即10 ms）甚至更高的計(jì)時(shí)裝置，數(shù)字秒表是一種精確的計(jì)時(shí)儀表，可以擔(dān)當(dāng)此任。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)

2、設(shè)計(jì)一個(gè)以數(shù)字方式顯示的計(jì)時(shí)器，即數(shù)字秒表。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　數(shù)字秒表需求分析，信號(hào)及屬性定義；</p><p>　　電路原理設(shè)計(jì)、分析、參數(shù)計(jì)算，畫出電路原理圖；</p><p>　　電路安裝與實(shí)驗(yàn)測(cè)試。</p><p><b>

3、;　　1.3設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　量程99.99 S，計(jì)時(shí)精度1%秒，計(jì)時(shí)結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示，十進(jìn)制格式；</p><p>　　設(shè)置啟動(dòng)、清除信號(hào)，清除信號(hào)使輸出結(jié)果，使電路復(fù)位到初始狀態(tài)；</p><p>　　設(shè)置暫停、停止信號(hào)，暫停、停止時(shí)均保持當(dāng)前結(jié)果，直到清除信號(hào)有效時(shí)止；</p><p>　　1.4總體設(shè)計(jì)思

4、路：</p><p>　　數(shù)字秒表由4個(gè)部分組成：精確的時(shí)鐘源、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、七段碼或液晶顯示電路。</p><p>　　時(shí)鐘源產(chǎn)生符合精度要求的基準(zhǔn)時(shí)鐘，本設(shè)計(jì)中取10毫秒即可。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器需要4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)十進(jìn)制位，輸出為BCD碼。若采用七段碼顯示器則譯碼器完成BCD到七段碼的譯碼，由4位顯示電路動(dòng)態(tài)顯示結(jié)果。</p><p>　　綜上所述，數(shù)字秒表

5、應(yīng)具有以下結(jié)構(gòu)（如圖1所示）：</p><p><b>　　四</b></p><p><b>　　無(wú)</b></p><p><b>　　圖 1</b></p><p><b>　　2.單元電路設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　

6、2.1分頻、進(jìn)位功能的實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　數(shù)字秒表由四部分組成：精確的時(shí)鐘源，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼器，七段碼顯示電路。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，74ls90芯片具有2-5-10進(jìn)制功能，</p><p>　　由5片74ls90芯片構(gòu)成分頻、計(jì)數(shù)電路，第一片74ls90芯片將直接輸入的1000HZ脈沖源分成100H

7、Z，后四片74ls90芯片再逐次進(jìn)行10H、1HZ、0.1HZ的分頻工作，與此同時(shí)后4片74ls90芯片組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器與四個(gè)終端顯示由七段譯碼顯示器連接以顯示電路輸出結(jié)果。</p><p>　　74ls90功能表：</p><p>　　圖2 74ls90管腳圖 </p><p>　　表1 74ls90 BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序</p><

8、;p>　　2.2 分頻電路如圖3：</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　2.3 計(jì)數(shù)電路：</b></p><p>　　此電路需要4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，4個(gè)計(jì)數(shù)器由低位到高位連接起來(lái)，每一級(jí)的輸入脈沖是前一級(jí)的十分之一，輸出則需要正確連接七段碼顯示電路，其電路如圖4。 </p&g

9、t;<p>　　圖 4（注：12，9，8，11腳分別接數(shù)碼管）</p><p>　　2.4 計(jì)數(shù)、清零功能的實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　將CKB與Q0相連，時(shí)鐘脈沖從CKA輸入，構(gòu)成8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74ls90有兩個(gè)清零端R0(1)、R0(2)和兩個(gè)置九端R9(1)、R9(2)。在此電路中僅使用其清零功能見表2：</p><p><

10、b>　　表 2</b></p><p>　　當(dāng)R0(1) R0(2)都接高電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)清零功能。當(dāng)R0(1) R0(2)都接低電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。故將4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的R0(1) R0(2)相連，由開關(guān)S2控制，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和清零功能。</p><p>　　2.5 開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路如圖5：</p><p><b>　　1</b>

11、;</p><p><b>　　圖 5</b></p><p>　　當(dāng)S1打開時(shí)，脈沖不可以通過與門，計(jì)數(shù)電路就會(huì)停止，實(shí)現(xiàn)暫停功能，當(dāng)S1閉合時(shí)，恢復(fù)計(jì)數(shù)；當(dāng)S1閉合，S2斷開時(shí)，R0(1) R0(2)都接低電平，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。當(dāng)S1閉合，S2閉合時(shí)，R0(1) R0(2)都接高電平，實(shí)現(xiàn)清零功能。將S1和S2想與是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)電路處于暫停狀態(tài)時(shí)不能使用清零功能。

12、</p><p>　　2.6 總體電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　把三部分電路連接起來(lái)就得到了整個(gè)秒表的電路圖（如圖6）。</p><p><b>　　圖 6</b></p><p>　　首先將S1置為閉合狀態(tài)，S2置為閉合狀態(tài)，秒表顯示為四個(gè)0，即清零狀態(tài)；這時(shí)如果突然將S2斷開，則秒表開始工作，如果再將S1斷開的話

13、，秒表就會(huì)暫停；要想將秒表清零，先把S1閉合，再將S2閉合即可。</p><p>　　3實(shí)驗(yàn)總結(jié)和心得體會(huì)：</p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，把我們?cè)谡n堂上學(xué)到的數(shù)字電路知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。如各種常見芯片的功能，各種組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)，在此次設(shè)計(jì)中，當(dāng)然會(huì)遇到許多問題，畢竟這是第一次做一個(gè)很實(shí)際的硬件的器件。</p><p>　　在進(jìn)行一個(gè)綜合性

14、的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮問題，如想用其他信號(hào)來(lái)控制一個(gè)信號(hào)，就要考慮到和這個(gè)信號(hào)直接或間接關(guān)系的信號(hào)，必須是最重要相關(guān)的信號(hào)，然后用真值表來(lái)解決他們的關(guān)系，通過門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)我們拿到一個(gè)課題時(shí)，一定要先仔細(xì)分析要求，然后做出總體設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)一步細(xì)化各單元電路，最后將整個(gè)電路組合在一起，畫出最終的邏輯電路圖。下來(lái)就是在實(shí)際動(dòng)手連接電路時(shí)的問題，由于種種客觀方面的原因，導(dǎo)致我們連電路的時(shí)候要非常的仔細(xì)，盡量一次成功，畢竟連好再回來(lái)查已經(jīng)

15、是非常的麻煩了，那花的就是大功夫了。</p><p>　　最后，在通過這兩個(gè)禮拜地設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，讓我真正理解了書本上知識(shí)，也讓我知道我們課本上的知識(shí)在實(shí)際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)踐，相互關(guān)系。通過此次設(shè)計(jì)，我對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，我明白自己該學(xué)習(xí)那個(gè)方面，重點(diǎn)是什么？我也掌握的了在理論中遇到問題，應(yīng)該怎樣去解決，在實(shí)際中遇到迷團(tuán)應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試。</p><p&g

16、t;<b>　　4 參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　（1）作者：謝自美 《電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn). 測(cè)試（第三版）》</p><p>　?。?）作者：合肥工業(yè)大學(xué)數(shù)字電路課程組編 《實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》</p><p>　　（3）作者：王毓銀 《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　數(shù)字尾燈控制器

17、</b></p><p>　　1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求：</p><p><b>　　1.1課題說(shuō)明：</b></p><p>　　汽車通常用尾燈來(lái)指示當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，如左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、緊急停車、夜間行駛、夜間停車等，有限個(gè)狀態(tài)可用若干個(gè)燈的組合表示，通常是：右轉(zhuǎn)彎時(shí)右燈閃爍，左轉(zhuǎn)彎時(shí)左燈閃爍，緊急停車左右燈同時(shí)閃爍，夜間行車時(shí)左右

18、小紅燈長(zhǎng)亮，安全停車所有燈全熄滅。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求能反映出左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、夜間行車、緊急停車、安全停車等狀態(tài)。</p><p>　　(2)燈的閃爍頻率符合人的視覺習(xí)慣，1-2HZ左右。</p><p>　　(3)按要求完成實(shí)驗(yàn)。</p&g

19、t;<p>　　1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：</p><p>　?。?）控制需求分析，信號(hào)及屬性定義。</p><p>　　（2）燈位置、數(shù)量以及變化規(guī)律的設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）電路原理設(shè)計(jì)分析，畫出電路原理圖。</p><p>　?。?）電路安裝與實(shí)驗(yàn)調(diào)試。</p><p><b>　　2

20、. 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理：</p><p>　　汽車尾燈控制器由時(shí)鐘發(fā)生電路、分頻電路、譯碼電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及終端顯示電路五部分組成。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，74ls90具有分頻功能，</p><p>　　分頻電路由三片74ls90芯片組成，最終分頻為1HZ。74ls738芯片及四個(gè)與門組

21、成譯碼電路，</p><p>　　74ls138芯片A0、A2輸入端接入輸入脈沖，A2端接低電平輸出端， Y0、Y1 、Y4、Y5分別與四個(gè)與門與LED燈相接。開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路由與門、或門、非門、與非門等門電路連接而成。 </p><p>　　表2-1 74ls1 3 8功能表：</p><p>　　S1、S2 、S3為選通端，S1

22、為高電平有效（S2 + S3）為低電平有效。</p><p>　　【注】圖2-1 74ls138內(nèi)部邏輯圖 圖2-2 74ls138管腳圖 </p><p>　　2.2 總體電路設(shè)計(jì)： </p><p>　?。?）汽車尾燈控制器電路全圖</p><p>　　圖2-3 電路仿真全圖</p>

23、<p>　?。?）開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，74ls138譯碼、顯示電路</p><p>　　圖2-4 開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　CP脈沖</b></p><p>　　圖2-5 74ls138譯碼、顯示電路</p><p>　　表2-2 S1、S0、Cp、G、A邏輯功能表</p><p

24、>　　【注】開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及功能表 </p><p>　　電路中邏輯開關(guān)S1接低電平，邏輯開關(guān)S2接高電平時(shí)，74ls138輸出端15、14在Cp脈沖的作用下循環(huán)為高電平、低電平，因此使D1、D2燈循環(huán)閃爍，以表示汽車左轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　電路中邏輯開關(guān)S1接高電平，邏輯開關(guān)S2接低電平時(shí)，74ls138輸出端11、10在C

25、p脈沖的作用下循環(huán)為高低電平，因此使D3、D4燈循環(huán)閃爍，以表示汽車右轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　電路中邏輯開關(guān)S1、S2同時(shí)接高電平時(shí)，A端信號(hào)為Cp脈沖，輸出端15、14、11、10均為高電平，此時(shí)D1、D2、 D3、D4燈同時(shí)閃爍，以此表示緊急停車。</p><p>　?。?）夜間行車電路控制圖</p><p>　　邏輯開關(guān)S3接高電位、S4接低電位時(shí) <

26、;/p><p>　　D5、D6燈同時(shí)閃爍，表示夜間停車 </p><p>　　邏輯開關(guān)S3、S4同時(shí)接高電位時(shí)D5、D6</p><p>　　燈長(zhǎng)亮，表示夜間行車。</p><p>　　3. 工作總結(jié)及心得體會(huì)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)中電路接線仍然是一個(gè)很麻煩的過程，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)門電路較多，所以一不小心就會(huì)接錯(cuò)線路，或者

27、忘記接了哪個(gè)端口。理論上成熟之后，實(shí)際操作是一個(gè)很重要的過程。</p><p>　　對(duì)于夜間行車的設(shè)計(jì)，我是把這個(gè)功能電路單獨(dú)的分出來(lái)進(jìn)行接線，有兩個(gè)開關(guān)控制夜間行車“小紅燈”的狀態(tài)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)還有很多應(yīng)該改進(jìn)的地方，最好在設(shè)計(jì)一個(gè)總開關(guān)，相當(dāng)于車鑰匙，拔掉鑰匙就熄滅所有車燈，這就會(huì)更完善一點(diǎn)。 </p><p><b>　　4. 參考文獻(xiàn)