《电子设计自动化》课程设计报告简易数字秒表设计
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1、电子设计自动化课程设计报告学 校: 专 业: 班 级: 姓 名: 指导教师: 二00九年 12 月 16 日目 录1.课程名称22.设计任务和要求22.1设计任务22.2设计要求23.方法选择与论证23.1方案选择23.2方案论证24.方案的原理图34.1方案原理图44.2总体电路图,布线图以及说明5 4.3单元电路设计及说明55.电路调试86.收获体会、存在问题和进一步的改进意见9简易数字秒表1.课程名称:简易数字秒表2.设计任务和要求2.1设计任务:数字式秒表实现简单的计时与显示,按下启动键开始清零计时,按下停止键,计时停止。具有“ 分”(0059)“秒”( 0059)数字显示,分辨率为1
2、 秒。计时范围从 00分 00 秒 到 59 分 59 秒 。2.2设计要求:阅读相关科技文献,上网搜索相关资料,设计多种方案设计,予以论证,最终选择最佳方案。1、将提供的1024hz的方波源转换成1hz 的方波源。2、秒表的范围为0-59分59秒。3、最后用数码管显示。3. 方法选择与论证3.1.方案选择 在设计之初,我们有两个方案,都实现了59分59秒的结果,不过经过小组成员的讨论,一致选定采用方案二,该方案是在Proteus软件环境下实现的秒表计时功能,就制作上较方案一还是很不错的。3.2. 方案论证我们主要采用74LS90芯片和555计时器,74LS90 是二 - 五十进制计数器,根据
3、进制转换,很好的实现了六进制的功能,参考了各相关书籍及网上的一些资料,我们做好了现在的电路图,经过仿真,我们达到了预期的结果。4.方案的原理图方案设计一:4.1方案原理框图:4.2总体电路图,布线图以及说明:说明:上图是用EWB软件仿真的简易秒表设计的总体电路图,主体部分采用4片74LS160芯片构成进位计数器,据其引脚功能连线并设置相应使能和触发端;其中两个与非门是通过反馈输出进行6进制的控制,两个与门实现高位两片74LS160的使能控制,达到秒表计数的功能。单击开关停止计数,在软件上通过启动开关可实现清零。4.3元器件选择及说明: 74LS160的逻辑功能:74160为可预置的十进制计数器
4、,异步清零端为低电平时,不管时钟端CP信号状态如何,都可以完成清零功能。74160的预置是同步的。当置入控制器为低电平时,在CP上升沿作用下,输出端与数据输入端一致。74160的计数是同步的,靠CP同时加在四个触发器上而实现。当ENP、ENT均为高电平时,在CP上升沿作用下输出端同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。方案设计二:4.1方案原理框图本数字电子秒表设计由启动、清零复位电路、多谐振荡电路、分频计数电路、译码显示电路等组成,如图4.1所示:图4.1方案原理框图4.2总体电路图,布线图以及说明电路总图概况图4.2 总体布线图4.3单元电路设计及说明4.3.1秒信号发生器单元:用
5、555芯片搭成的多谐震荡电路。Q3为输出端 秒信号发生器利用555定时器构成的多谐振荡器产生秒脉冲发生器。由于555定时器的比较器灵敏度高,输出驱动电流大,功能灵活,再加上电路结构简单,计算比较简单。利用555定时器构成的多谐振荡,在电路中我们选择数据如下:C0.1uF,R1=R2。利用公式:f=1/(R1+2R2)Cln2根据设计要求,需要精确到0.01s,故f100Hz,带入上式得:R1R24.8K。在protues环境下的原理图中,取R1R24.8K,并且在R1支路串联一个1K的电位器,来调节脉冲信号的精度。此信号从555定时器的3引脚OUT端输出,送到计数器74LS90的脉冲输入端CP
6、,作为计时脉冲。4.3.2 时间计数单元:通过与门实现,用于六进制。图1.3 74LS90六进制 时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。 要实现 0.1 秒计数,须设计一个 10 进制计数器;要实现秒计数,须设计一个 60 进制计数器;要实现分计数,须设计一个 10 进制计数器,这里选用 74LS90 实现。表为74LS90功能表输 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
7、 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 十分之一秒计数器和分计数器是十进制,所以只需要将 74LS90 接成十进制即可。电路图如下: 图1.4 74LS90构成十进制计数器 74LS90 是二 - 五十进制计数器,所以设计一个60进制秒计数器要用两个 74LS90 ,当计数状态一到 01100000 立即清零。但是用90实现六进制时须将QC,QA分别接 R0(1)、R0(2),这样由启动停止电路输出的启动停止秒表工作的信号就无法接到 R0(1)、R0(2)处控制
8、。所以本设计中改用 74LS92 实现 60 进制计数。 4.4元器件选择和电路参数计算的说明本次设计选用的器件:74LS905,NE5551,74LS264,AND3,电阻若干。本设计需要计算说明的是555芯片构成的秒信号发生器。利用公式:f=1/(R1+2R2)Cln2根据设计要求,需要精确到0.01s,故f100Hz,带入上式得:R1R24.8K。4.5程序流程图及代码(由于本实验只用Proteus仿真,故没有代码)5.电路调试(对调试中出现的问题进行分析、并说明解决的的措施;测试、记录、整理与结果分析)对于方案一的调试以及相关解释:a由于74160的清零端低电平有效,那么当从右的第1片
9、和第3片实现十进制就只用将清零端接高电平,让其不起作用。b在电路调试时,最左边的一片不好实现其计数功能,原因在于使能端没有设置好,最后将第1、2片的进位通过与门接到其ENP端口,将第3片的进位接到它的ENT端,实现触发与计数。c. 电路中置数是通过清零端实现的,置数端没有用,接高电平让其无效即可。 d. 此种方案接线仿真简单,清晰明了;但电路存在不稳定的可能,不好将其用于实际的实现。对于方案二的调试以及相关解释:在我们整个设计过程中,我们小组完成了秒信号发生器的设计,再用公式求出555中的电阻参数,实现了精确到0.01秒。在此基础上我们完成了74LS90的六进制电路搭建及实现有效进位。6.收获体会、存在问题和进一步的改进意见 经过分析和仿真,我们最后选择方案二为最终方案。收获:了解熟悉相关软件、并知道比较其利弊;巩固相应电路实现的原理,加深理论知识的学习;懂得通过团队合作来完成任务、合理利用资源,合理安排时间。存在的问题:在仿真过程中不能很好的实现清零。改进的方案:我们小组成员讨论后单独用包括启动开关在内的三个开关来实现。参考书目:1 电工电子基础实验,湖北师范学院电工电子实验教学示范中心系列教材,2007年8月2 电子技术基础二, 华中科技大学电子技术课程组编(康华光主编),高等教育出版社(第五版)第8页共8页
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