數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告---數(shù)字秒表

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　——數(shù)字秒表</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　設(shè)計(jì)數(shù)字秒表，以實(shí)現(xiàn)暫停、清零、存儲(chǔ)等功能。設(shè)計(jì)精度為0.01秒。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)使用器件：</b></p>

2、;<p>　　74LS00 多片</p><p>　　74163 4片</p><p>　　4511 4片</p><p>　

3、　NE555 1片</p><p>　　二極管 1枚</p><p>　　LED 共陰極七段譯碼器 4 個(gè)</p><p>　　導(dǎo)線、電阻

4、 若干</p><p>　　三、數(shù)字秒表的構(gòu)成：</p><p>　　利用 555 設(shè)計(jì)一個(gè)多諧振蕩器，其產(chǎn)生的毫秒脈沖觸發(fā) 74LS163計(jì)數(shù)，計(jì)時(shí)部分的計(jì)數(shù)器由0.01s 位、0.1s 位、 s 個(gè)位、和s 十位共四個(gè)計(jì)數(shù)器組成，最后通過(guò) CD4511 譯碼在數(shù)碼管上顯示輸出。由“啟動(dòng)和停止電路”控制啟動(dòng)和停止秒表。由“接地”控制四個(gè)計(jì)數(shù)器的清零。

5、圖1 　電子秒表的組成框圖</p><p>　　四、實(shí)現(xiàn)功能及功能特點(diǎn)：</p><p>　?。?）、在接通電源后秒表顯示00：00，當(dāng)接通計(jì)時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p>　?。?）、清零可在計(jì)時(shí)條件下也可在暫停條件下進(jìn)行。</p><p>　?。?）、解決了在使用163清零端和保持端時(shí)由于163默認(rèn)的清零端優(yōu)先級(jí)高于保持端造成的0

6、.01秒位上無(wú)法保持到0.09的技術(shù)問(wèn)題。</p><p>　?。?）、增加了數(shù)據(jù)溢出功能，由于是4位秒表，最多計(jì)到一分鐘，當(dāng)秒表到達(dá)一分鐘時(shí)，秒表自動(dòng)暫停顯示在60：00秒處，此時(shí)二極管發(fā)亮，起警示燈作用。清零后則可繼續(xù)計(jì)時(shí)。</p><p>　　（5）、由于條件有限，我們自己用導(dǎo)線制作了電源、清零、暫停等開(kāi)關(guān)以減少導(dǎo)線的拔插造成的面板的不美觀。</p><p>

7、　　下圖為完整課程設(shè)計(jì)的實(shí)物圖：</p><p><b>　　五、課程設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)由模6000計(jì)數(shù)器和其控制電路組成，模6000計(jì)數(shù)器功能由同步加法計(jì)數(shù)器74163和與非門(mén)74LS00組成。</p><p>　　74163的功能及用法：</p><p>　　74163同步加法計(jì)數(shù)器具

8、有以下功能：</p><p>　　（1）、同步清零功能。當(dāng)清零端輸入低電平，還必須有時(shí)鐘脈沖CP的上升沿作用才能使各觸發(fā)器清零，此過(guò)程為同步清零。</p><p>　　（2）、同步并行置數(shù)功能。</p><p>　　（3）、同步二進(jìn)制加計(jì)數(shù)功能。</p><p><b>　　（4）、保持功能。</b></p>

9、<p>　　綜上所述，74163是具有同步清零、同步置數(shù)功能的4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　74163的應(yīng)用：</b></p><p>　?。?）、構(gòu)成任意模的計(jì)數(shù)器</p><p>　　將74163與少量門(mén)電路結(jié)合可構(gòu)成任意模計(jì)數(shù)器。常見(jiàn)的方法有：清零法和置數(shù)法。本課程設(shè)計(jì)就是使用74163和74LS00采

10、用清零法制成模6000計(jì)數(shù)器。</p><p>　　（2）、計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展</p><p>　　設(shè)集成計(jì)數(shù)器的模為 n。若干片這樣的計(jì)數(shù)器可以擴(kuò)展成模為N(N>n)的計(jì)數(shù)器。擴(kuò)展的方式分為異步和同步兩種。本課程設(shè)計(jì)采用的是同步擴(kuò)展法。</p><p>　?。?）、可編程分頻器。</p><p>　?。?）、序列信號(hào)發(fā)生器。</p&g

11、t;<p>　　表1 　74LS163 功能表</p><p><b>　　脈沖源電路：</b></p><p>　　用 一片NE555 實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻RT和電容CT。合理選擇電阻和電容的大小可以有效的控制NE555產(chǎn)生需要的信號(hào)頻率，在本實(shí)驗(yàn)中，我們是要它產(chǎn)生的周期為0.01s。</p><p><b>　

12、　六、連接實(shí)際電路：</b></p><p>　　我們的實(shí)際電路是連接在面包板上的，通過(guò)我們的規(guī)劃，在連線過(guò)程中注意做到布線的美觀、整齊。我們首先在面包板上連接并實(shí)現(xiàn)了模6000計(jì)數(shù)器功能的電路，并在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了控制電路。增加了清零和保持線路及開(kāi)關(guān)，此時(shí)，我們又創(chuàng)造性地增設(shè)了計(jì)時(shí)開(kāi)關(guān)，即接通電路電源使計(jì)數(shù)器停留在00：00處，接通計(jì)時(shí)開(kāi)關(guān)秒表正常運(yùn)行。在連接過(guò)程中，我們也多次連接錯(cuò)誤，造成計(jì)數(shù)器運(yùn)行

13、不正常，但我們都通過(guò)認(rèn)真的逐級(jí)排查找到了錯(cuò)誤并改正了電路。最終經(jīng)過(guò)三天的艱苦奮斗我們完成了課設(shè)目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)了電路全部功能的同時(shí)為我們的作品加入了自己的創(chuàng)新成分。</p><p>　　七、課程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題：</p><p>　?。?）最小位無(wú)法停留在9上的問(wèn)題：</p><p>　　在測(cè)試過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)最小位在暫停時(shí)無(wú)法停留在9上，在查閱相關(guān)資料后我們了解到是

14、因?yàn)?63的清零端的優(yōu)先級(jí)高于保持端造成的，當(dāng)最小位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制代碼為1001是隨著CP脈沖的到來(lái)需要清零，此時(shí)人為施加的保持信號(hào)也隨脈沖打入163，但由于保持的優(yōu)先級(jí)低于清零，163就會(huì)先清零最終最小位會(huì)暫停在0上而不是9。發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題后，我們經(jīng)過(guò)研究決定改變它們的優(yōu)先級(jí)，使用兩個(gè)與非門(mén)實(shí)現(xiàn)了停留在9的功能，但問(wèn)題隨之出現(xiàn)，當(dāng)我們使用清零開(kāi)關(guān)的時(shí)候，由于優(yōu)先級(jí)的改變使最小位再也無(wú)法清零了，最終我們把自然清零和人為清零信號(hào)分開(kāi)，用保持信號(hào)

15、限制自然清零信號(hào)并最終達(dá)到了預(yù)想的效果。</p><p>　?。?）、信號(hào)的單向傳輸問(wèn)題：</p><p>　　在實(shí)現(xiàn)清零功能時(shí)我們有兩種選擇：一是用置數(shù)端清零；二是使用清零端清零?？紤]到我們使用的是同步脈沖的技術(shù)方法，已經(jīng)使用到了清零端為了布線的簡(jiǎn)潔我們決點(diǎn)采用難度稍高的清零端清零。開(kāi)始我們只是設(shè)想簡(jiǎn)單的把所有清零端連接起來(lái)并人為打入低電平就可實(shí)現(xiàn)清零，但我們沒(méi)有考慮到信號(hào)的傳導(dǎo)方向問(wèn)題

16、。當(dāng)線路中有自然清零信號(hào)時(shí)，由于各清零端時(shí)短接的就會(huì)造成清零信號(hào)的沖突時(shí)其他位無(wú)法正常計(jì)數(shù)。為了達(dá)到信號(hào)的單向傳輸，我們?cè)诿績(jī)蓚€(gè)清零端之間加上了兩個(gè)與非門(mén)通過(guò)與非門(mén)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的單向性。</p><p>　?。?）、數(shù)據(jù)溢出功能的實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　由于秒表顯示的最高位是十位，所以它最多計(jì)時(shí)到一分鐘，我們就設(shè)想添加數(shù)據(jù)溢出功能，當(dāng)秒表到達(dá)一分鐘時(shí)，計(jì)數(shù)器停留在60：00秒處，添加的發(fā)

17、光二極管被點(diǎn)亮起到警示作用。我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)這個(gè)功能，考慮使用最高位的清零信號(hào)經(jīng)過(guò)與非門(mén)的處理作為自然保持信號(hào)，打入最低位的保持端中。二極管則使用最高位的清零信號(hào)點(diǎn)亮。但此時(shí)遇到的問(wèn)題就是由于保持端同時(shí)和二極管以及保持開(kāi)關(guān)相連，當(dāng)人為打入保持信號(hào)時(shí)，二極管也會(huì)點(diǎn)亮。經(jīng)過(guò)我們考慮這也是一個(gè)信號(hào)的單向性問(wèn)題，只要保證二極管上清零信號(hào)的可出不可進(jìn)就能實(shí)現(xiàn)設(shè)想功能。最后經(jīng)過(guò)我們改造過(guò)線路后，實(shí)現(xiàn)了以上功能。</p><p>