武汉理工大学《电工电子》课程设计说明书
电子秒表的设计与制作
1. 课题分析
数字电子计时器实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。由于计时的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路。同时标准的1Hz时间信号必须做到准备稳定。一个用来计时、分、秒的数字钟，主要由振荡器、计数器、译码器、显示器四个部分组成。要想构成电子秒表，首先应选择一个脉冲源能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号，可由555定时器构成多谐振荡电路或石英晶体振荡电路作为激励源是频率达到0.01秒。计时的规律是：加计数时：当计到0.1秒时，0.1秒电路的十位十进制74LS192的C0端为高电平，送到分电路的个位十进制74LS192的CKA端（低电平有效），作为0.1秒脉冲信号。同理，我们易知1秒电路也是怎样给10秒电路提供10秒脉冲信号的。各计数器的输出端输出不同的8421BCD码，经译码器、驱动器到数字显示器，从而把对应秒数数字的形式显示出来。
2 方案的选择与讨论
2.1 时间脉冲产生电路
2.1.1 方案一：石英晶体振荡器
振荡器是电子秒表的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了电子秒表计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器框图如图2.2.1所示,它的作用是产生时间标准信号，从图中的各元器件值经过推算可知道它的精确度挺高的。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉
3
武汉理工大学《电工电子》课程设计说明书
冲信号。在我们本课程设计中没有选择它,我们现在搞课程设计目的主要还是多弄懂一些原理知识, 石英晶体振荡器够成的时间脉冲产生电路的原理简单。
图2.1.1 石英晶体振荡器电路图
2.1.2 方案二： 555与RC组成的多谐振荡器
由集成电路定时器555与RC组成的多荡器作为时间标准信号源，如图2.2.2。555定时器的内部结构的够成能让我们学到关于多方面的知识,因为其内部主要电压比较器、电阻分压器、与非门组成的基本RS触发器、放电管、输出缓冲级等组成，并且考虑到系统尽量采用同类型的元器件，这里就选用了此方案。这里选用由555构成的多谐振荡器，设振荡频率f0=100Hz，其电路参数如图2.2.2所示。
4
武汉理工大学《电工电子》课程设计说明书
图2.1.2 由555构成的多谐振荡器
2.2 计时器
2.2.1 方案一：同步时序逻辑电路
采用同步时序逻辑电路，计时器组中的触发器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。
2.2.2 方案二：异步时序逻辑电路
采用异步时序逻辑电路，按0.01秒，0.1秒,1秒和10秒电路各设计四个计数器实现计时功能。0.01秒计数器用100Hz脉冲信号驱动，0.1秒计数器用0.01秒计数器的进位信号驱动，1秒计数器用0.1秒计数器的进位信号驱动，10秒计数器用1秒计数器的进位信号驱动。这种方案的逻辑关系比较简单，容易模块化，
5
武汉理工大学《电工电子》课程设计说明书
虽有缺点，小时和分钟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信号进行切换，但这种方案便于手工制作。故选用此方案。
2.3 译码器显示电路
因本课题全部采用十进制集成块，因而计数器的译码显示均采用BCD七段译码器，显示器采用共阴的LED显示器。
2.4 防抖电路
两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时,输出为1;当键按下时,输出为0。此时即使用按键的机械性能,使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B）,中要按键不返回原始状态A,双稳态电路的状态不改变,输出保持为0,不会产生抖动的波形。也就是说,即使B点的电压波形是抖动的,但经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。
3 电子秒表系统主体流程框图
经过方案的选择与讨论，得到多功能电子秒表系统的整体框图如图3所示，主体电路完成电子秒表的基本功能，我们在设计的过程中还扩展了其他功能,如暂停，清零等.
该系统的工作原理是：振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，经防抖电路输出标准的秒脉冲，计数器的输出经译码器送显示器。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展，采用与非门接到分计数器和秒计数器相应的输出端。
6
武汉理工大学《电工电子》课程设计说明书
图3.1.1 数字电子计时器系统主体流程框图
4 主体单元电路的设计
主体电路是由功能部件或单元电路组成的，在设计这些电路或选择功能部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用COMS集成电路。整个系统所用器件类型应尽可能少。下面介绍各功能部件和单元电路的设计。
4.1 振荡器的设计
振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，这里精确度要求不高，采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。555定时器的引脚功能图和功能表分别如图4.1和表4.1所示，这里选用555定时器构成多谐振荡器，设震荡频率f0=100Hz，电路及参数如图4.1.1所示。
7
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库电子秒表的设计与制作(2)在线全文阅读。
相关推荐：