数字秒表实习报告

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1、目录 第 1 章 调研 . 1 第 2 章 方案论证 2 2.1 时基电路 2 2.1.1 方案一：石英晶体振荡器 2 2.1.2 方案二：多谐振荡器 . 2 2.2 计数电路 . 3 2. 2.1 触发方式选择 . 3 2. 2.2 芯片类型选择 3 2.3 译码器显示电路 . 3 第 3 章 主体单元电路的设计 4 3.1 时基电路的设计 4 3.1.1 555 定时器的电路结构及其功能 4 3.1.2 555 定时器的逻辑功能 . 5 3.1.3 555 定时器接成的多谐振荡器 . 5 3.1.4 振荡器参数计算 . 6 3.2 计数电路的设计 6 3.2.1 74lS160 芯片介绍

2、. 6 3.2.2 计数器部分原理说明 8 3.3 译码显示电路的设计 10 3.3.1 译码器 10 3.3.2 显示器 . 14 3.3.3 防抖动开关 . 14 第四章 电路仿真. 17 4.1 时基电路 . 17 4.2 译码显示电路 188 第五章 总结 . 17 第六章 参考资料 . 17 附录一 整机电路图 . 17 附录二 PCB 板 . 17 1 第第1章章 调研调研 精度为 0.01s 的数字电子秒表实际上是一个对标准频率（100Hz）进行计数 的计数电路。用来计分十位、分个位、秒十位、秒个位、十分秒、百分秒的数字 电路。主要由振荡器、计数器、译码器和显示器四个部分组成。即

3、由时基电路， 计数电路和译码显示电路组成。 图 1.1 原理框图 原理说明： 按下启动按钮， 时基信号发生器输出频率为 100 赫兹的方波脉冲， 传入计数器（分位、秒位为六十进制，十分秒和百分秒位为一百进制），计数器 将方波脉冲转化成二进制信号输出，二进制信号传入译码器，译码器再将传入的 二进制代码转化成与代码相对应的十进制数， 译码器输出的相对应的信号能驱动 显示器发光，将译码器中的十进制显示出来。 时基电 路 计数电 路 译码显 示电路 防抖动 开关 2 第第 2 2 章章 方案论证方案论证 2.1 时基电路 2.1.12.1.1 方案一：石英晶体振荡器方案一：石英晶体振荡器 振荡器是秒表

4、的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了秒表的准确程度。 石英晶体振荡器能够发出频率稳定的输出信号，跟外围的其它元件配合，产生震 荡频率固定的正弦波信号。石英晶体振荡器框图如图 2.1.1 所示,它的作用是产 生时间标准信号。 图 2.1.1 石英晶体振荡器构成的时基电路 由于石英晶体振荡器输出的震荡频率比较高，直接输出时钟脉冲频率为 100Hz 需要加分频器，增加了电路的复杂程度和功耗。 2.1.2 2.1.2 方案二：方案二：多谐振荡器多谐振荡器 多谐振荡器可采用反相器或 555 定时器组成， 很容易实现频率为 100Hz 的震荡信 号。这种电路简单，容易实现，经济。相比之下，选择方案二

5、，采用 555 定时器。 其电路图为： 3 图 2.1.2 555 定时器组成的时基电路 2.2 计数电路 2. 2.1 2. 2.1 触发方式选择触发方式选择 方案一：同步时序逻辑电路 采用同步时序逻辑电路，计数器组中的时钟脉冲信号采用相同的触发信号，按条 件进行计数，这种方法的时钟信号单一，有利于校时控制，唯一的缺点是进位信 号较复杂。 方案二：异步时序逻辑电路 采用异步时序逻辑电路，分秒计数器用 100Hz 脉冲信号驱动，秒计数器用分秒计 数器的进位信号驱动，分计数器用秒计数器的进位信号驱动。这种方案的逻辑关 系比较简单，但分、秒计数器的触发脉冲周期较长，不利于在校时时利用与非门 对时钟

6、信号进行切换。 相比之下，选择方案一。 2. 2.2 2. 2.2 芯片类型选择芯片类型选择 现在应用面最广、数量最大的数字电路是 74 系列的 TTL 电路、4000 系列的 COMS 电路，TTL 电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。COMS 电路的 速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。 考虑到选择了同步时序逻辑电路，需要使用的门电路较多，这就要求传输延迟时 间短，因而选择 74 系列芯片。考虑到秒表电路的功能实现只需有加计数功能即 可，因而选择同步十进制计数器 74160。 2.3 译码器显示电路 LED 数码管可用来显示一位 0-9 十进制数和一个小数点。LED 数码管要显示 BCD 码所表示的十进制数字就需要一个专门的译码器，译码器不但要完成译码功能， 还要有相当的驱动能力。选择 74LS48 译码器（共阴）驱动共阴极 LED 数码管。 4 第第 3 3 章章 主体单元电路的设计主体单元电路的设计 3.1 时基电路的设计 555 定时器是模拟数字混合式集成电路，利用它