《电子设计自动化》课程设计报告-简易数字秒表设计

《电子设计自动化》
课程设计报告

学校：一

专业：一

班 级：一

二00九年12月16日

1.课程名称.....

2.设计任务和要求.......................................2

2.1设计任务.........................................2

2.2设计要求.........................................2

3.方法选择与论证.......................................2

3.1方案选择.........................................2

3.2方案论证.........................................2

4. 方案的原理图.........................................3

4.1方案原理图.........................................4

4. 2总体电路图，布线图以及说明.......................5

5.
4.

电路调试.............................................83单元电路设计及说明...............................5

简易数字秒表

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”（00—59）“秒”（00—59）数字显示，分辨率为1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。

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是二一五十进制计数器，根据进制转换，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:

, 1 ._i_q _3_	侦 VCC ►CLK RCO A QA	Izl 19
,...5.. 7 ~~ 9	C QC DP ENT OMD LOAD* 74160	12 11 u 9

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，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±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4.17j案原理柩图

4.2总体电路图，布线图以及说明

4. 3单元电路设计及说明 图4.2总体布线图
批注[n2]:用555芯片搭成的多谐震荡

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:C= 0. luF,Rl=R2„

利用公式:f=l/(Rl+2R2)Cln2
根据设计要求，需要精确到0.01s,故f=100Hz,带入上式得：R1=R2= 4. 8KQ。在protues环境下的原理图中，取R1=R2=4.8KQ,并且在R1支路串联一个1KQ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,作为计时脉冲。

4.3.2时间计数单元：

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

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:

CP	Vcc GND 74LS90 R0 (2) Rocz) Rs (i) CPI CP2 Ro(i)

图1.4 74LS90构成十进制计数器
74LS90是二一五十进制计数器，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(l)、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(l)、R0(2)处控制。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：74LS90X 5, NE555 X 1, 74LS26X4,ANDX 3,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：

=R2=4. 8KQ。
f=l/(Rl+2R2)Cln2根据设计要求，需要精确到0.01s,故f=100Hz,带入上式得：R1

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)

理与结果分析)对于方案一的调试以及相关解释：5.

a. 由于74160的清零端低电平有效，那么当从右的第1片和第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。

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。c.

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]《电子技术某础二》，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h版）