電子技術課程設計報告--數(shù)字電子秒表設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 設計目的1</p><p>　　1.2 設計任務內(nèi)容1</p><p>　　1.3 設計要求1</p><p>　　第二章 數(shù)字電子秒表設計3

2、</p><p>　　2.1 儀器設備：3</p><p>　　2.2 電子秒表的基本組成和工作原理3</p><p>　　2.2.1 電子秒表電路的基本組成框圖3</p><p>　　2.2.2 電子秒表設計電路圖3</p><p>　　2.3 芯片簡介5</p><p>　　2.4

3、 PCB圖及覆銅后的Top Layer和 Bottom Layer7</p><p>　　2.5各種仿真圖10</p><p><b>　　第三章 結論14</b></p><p><b>　　參考文獻：15</b></p><p><b>　　第一章 引言</b>&l

4、t;/p><p>　　隨著電子技術的發(fā)展，電子技術在各個領域的運用也越來越廣泛。人們對它的認識也逐步加深。在秒表的設計上功能不斷完善，在時間的設計上不斷的精確，人們也利用了電子技術以及相關的知識解決了一些實際問題。</p><p>　　電子秒表廣泛應用于對運動物體的速度、加速度的測量實驗，還可用來驗證牛頓第二定律、機械能守恒等物理實驗，同時也是用于對時間測量精度要求較高的場合。秒表有機械秒表和

5、電子秒表兩類。機械秒表與機械手表相仿，但具有制動裝置，可精確至百分之一秒；電子秒表用微型電池做能源，電子元件測量顯示，可精確至千分之一秒，廣泛用于科學研究、體育運動及國防等方面。在當今非常注重工作效率的社會環(huán)境中，定時器能給我們的工作、生活以及娛樂帶來很大的方便。隨著集成技術的發(fā)展，尤其是中、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術的應用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會的電子技術的迅速

6、發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實際，數(shù)字電路課題設計的進行使我們有了這個好機會，通過這種綜合性的訓練，我們的動手能力、實際操作能力、綜合知識應用能力得到了更好的提升。</p><p>　　本設計是基于數(shù)字電路和模擬電路的電子秒表設計思路及實現(xiàn)方法。本設計中，充分利用數(shù)字電路的計數(shù)、現(xiàn)實的優(yōu)良特性，使整個設計達到了比較滿意的效果。</p><p><b>　　1.1 設計目的</b

7、></p><p>　　1.1.1 鞏固、深化和擴展理論知識與初步的專業(yè)技能。</p><p>　　1.1.2 熟悉計數(shù)器的級聯(lián)及計數(shù)、譯碼、顯示電路的整體配合。</p><p>　　1.1.3 建立分頻的基本概念。</p><p>　　1.2 設計任務內(nèi)容</p><p>　　1.2.1 完成數(shù)字電子秒表的設計

8、，繪出電路原理圖。</p><p>　　1.2.2 搭接電子秒表整體實驗電路。</p><p>　　1.2.3 調教0.01秒信號源。</p><p>　　1.2.4 測試電子秒表清零、開始計時、停止計時功能。</p><p><b>　　1.3 設計要求</b></p><p>　　1.3.1

9、以0.01秒為最小單位進行顯示。</p><p>　　1.3.2 秒表可顯示0.01—99.99秒的量程。</p><p>　　1.3.3 該秒表具有清零、開始計時、停止計時功能。</p><p>　　第二章 數(shù)字電子秒表設計</p><p><b>　　2.1 儀器設備：</b></p><p>

10、;　　2.2 電子秒表的基本組成和工作原理</p><p>　　2.2.1 電子秒表電路的基本組成框圖</p><p>　　如圖1所示，它主要由晶體振蕩器、計數(shù)器、譯碼器和數(shù)碼顯示器4個部分組成。</p><p>　　圖1 電子秒表電路的基本組成框圖</p><p>　　2.2.2 電子秒表設計電路圖</p><p>

11、　　如圖2所示，這種電路可以計數(shù)到99.99s。電路中的S1為啟動開關，S2為停止開關，S3為復位開關。采用1MHZ晶體振蕩器得到基準脈沖信號，4個計數(shù)器[74HC160D(1)—74HC160D(4)]進行10000分頻，得到100Hz的信號。再用4個計數(shù)器[74HC160D（5）—74HC160D（8）]進行計數(shù)，然后，經(jīng)譯碼驅動器驅動數(shù)碼管使其顯示時間</p><p>　　圖2 電子秒表設計電路圖</

12、p><p><b>　　2.3 芯片簡介</b></p><p>　　1）BCD七段顯示器譯碼器/譯碼器</p><p>　　IC CD4511是一組用來作為BCD對共陰極LED七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖及真值表如下：</p><p>　　圖3 IC CD45111 引腳功能圖</p><p>　

13、　圖4 CD4511真值表</p><p>　　LT：做燈泡測試用，當LT=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示8，以便觀測七段顯示器是否正常。當LT=1，則正常解碼。</p><p>　　BI：空白輸入控制，當BI=0(LT為1時)  則不論DCBA 之輸入為何，其輸出abcdefg皆為0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用

14、者控制僅對有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時顯示出來造成字型的系亂。</p><p>　　LE：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在CD4511中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當LE=0時(LT=1且 BI=1)，DCBA數(shù)據(jù)會被送入IC的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當LE=1時，則IC中的暫存器會關閉，僅保存原來在LE=0時的DCBA數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當LE=1時，不論DCBA的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響

15、其輸出，其輸出abcdefg仍保留原來在LE由0轉為1以前。</p><p>　　2）半導體數(shù)碼管（數(shù)碼顯示器）</p><p>　　現(xiàn)在的許多電器設備上都有顯示時間質子府的字符顯示器，以直觀的顯示出電器設備的運行數(shù)據(jù)。目前廣泛使用的字符顯示器是七段字符顯示器，或稱七段數(shù)碼管。常見的七段數(shù)碼管有液晶顯示數(shù)碼管和半導體數(shù)碼管兩種。</p><p>　　半導體數(shù)碼管是由

16、七段發(fā)光二極管組成，簡稱LED。圖5是LED的引腳及其等效電路。</p><p>　　圖5是LED的引腳及其等效電路</p><p>　　LED產(chǎn)品的種類繁多，有圖5（b）、（c）所示的共陰極電路，常用的數(shù)碼顯示器有BS201，BS202等。</p><p><b>　　3）74HC160</b></p><p>　　7

17、4HC160是同步十進制計數(shù)器</p><p>　　其功能表和電路圖如下：</p><p>　　74HC160（同步十進制計數(shù)器）的功能表</p><p>　　圖6 74HC160（同步十進制計數(shù)器）的電路圖</p><p>　　2.4 PCB圖及覆銅后的Top Layer和 Bottom Layer</p><p>

18、<b>　　圖7 PCB圖</b></p><p>　　圖8 覆銅后的Top Layer</p><p>　　圖9 覆銅后的Bottom Layer</p><p><b>　　2.5各種仿真圖</b></p><p><b>　　圖10 整體圖</b></p>

19、<p>　　圖11 CD4511（譯碼器）仿真圖</p><p>　　圖11為CD4511的仿真圖，此圖從D到A依次計數(shù)0 1 0 1，經(jīng)過譯碼驅動器，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字“5”。</p><p>　　圖12 74LS160（計數(shù)器）仿真圖</p><p>　　圖12為74LS160仿真圖，此圖計數(shù)從0000到1001的計數(shù)。</p><

20、p>　　圖13 RS觸發(fā)器的仿真圖</p><p>　　圖13為RS觸發(fā)器仿真圖，通過控制開關A的斷開和閉合，從而使波形改變。</p><p>　　圖14 分頻計的仿真圖</p><p>　　圖14為分頻計的仿真圖，得到波形如圖，此圖說明1片的頻率是2片頻率的10倍。</p><p><b>　　第三章 結論</b>

21、;</p><p><b>　　小結與體會:</b></p><p>　　現(xiàn)代社會的電子技術日新月異，這就要求我們要獨立思考，理論聯(lián)系實際，而此次數(shù)字電子技術課程設計為我們提供了這個機會。此次設計主要考查了對數(shù)電技術基礎知識的綜合運用，通過設計和動手制作來考查我們的運用能力和動手能力，把在課堂上學到的理論知識運用到實際實踐中來，鞏固我們在課本上學到的理論知識，提高我們

22、的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識。</p><p>　　電子技術課程設計是電子技術基礎這門課程的一個實踐環(huán)節(jié)，是對所學電子技術理論知識的一次綜合運用。在本次設計過程中，要求我獨自查閱資料，設計電路，完成課程設計說明書，這樣可以在實踐中訓練我的工程素質，培養(yǎng)我的動腦、動手能力，提高我的綜合能力。</p><p>　　兩周的課程設計，留給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有扎實的知識基礎，要熟

23、練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進行分析解決。要有耐心和毅力。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是利用protel dxp2004做原理圖和利用Multisim 仿真，因為以前沒有學過這個軟件,所以我們要從頭學起，自行摸索的學習。在各個單元電路的連接上花費了大量時間。我深刻的體會到在設計過程中，要考慮到各個元器件的功能和特性，要翻閱大量資料，參考別人的經(jīng)驗。只有這樣才能把自己的電路設計的完美。</p>

24、<p>　　在利用protel dxp2004制作原理圖時，我發(fā)現(xiàn)了好多問題，雖然設計電路是個很漫長的過程，但是與做原理圖相比，那些都微不足道了。且不說畫原理圖需要耗費很多時間和精力，而是當畫完原理圖再進行系統(tǒng)檢查時出現(xiàn)的錯誤。如果不能更正原理圖中的錯誤，就不能將其傳給PCB，做成PCB圖。那么我就花費了好多心思在修改原理圖上。通過了各種途徑：上網(wǎng)搜索問題的原因，去圖書館查找資料等等。還好將原理圖上的錯誤全部更正了，這一點還是

25、讓人比較欣慰的，畢竟努力沒白費。原理圖做好后，就是PCB板，因為這個軟件是以前從未接觸過的，所以想把它學會還是要通過查資料來自己完成。于是通過網(wǎng)上的視頻教程，一步一步地終于還是把PCB板做出來了。</p><p>　　在仿真環(huán)節(jié)，利用Multisim軟件進行畫圖，合理布局，利用仿真器件對電路進行檢測和驗證。在這個過程中，自己不斷發(fā)現(xiàn)問題，例如：仿真時候達不到預期效果，這個其實是最麻煩的，因為這需要對每個元件用示波

26、器進行檢測。這個過程既是鍛煉動手能力又是鍛煉思維能力的過程。做完仿真之后，自己對Multisim的使用已經(jīng)很熟練了。</p><p>　　論文的編輯也是一個難題，面對一堆做出來素材，如何把它們有條不紊地整合起來，這對一個人的布局和編排能力具有很大考驗。通過自己不斷思考，設計不同方案，最終選擇一個比較良好的方案進行，這是一個大量思索和實踐的過程。此次課程設計，雖然遇見不少難題，但是，收獲還是比較豐富。雖然投放了很多

27、的精力和時間，夜以繼日的來做這個設計感覺很累，但是成功了就會覺得比較欣慰。這次課程設計對實踐能力、思考能力以及論文寫作能力都有很好的鍛煉和提高。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術基礎》（第五版） 閻石主編</p><p>　　《電子技術基礎》模擬部分（第五