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单片机课程设计完整版-数字式秒表文档资料.zip （3个子文件）

124-数字式秒表文档资料

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AboutUs.txt 791B

第一章系统概述------------------------------------------------------------------------------1

1.1 系统设计思路与总体方案--------------------------------------------------------------1

1.2 总体工作过程-----------------------------------------------------------------------------2

1.3 各功能块的划分和组成-----------------------------------------------------------------2

1.4 芯片简介-----------------------------------------------------------------------------------2

第二章单元电路的设计和总体分析------------------------------------------------------9

2.1 毫秒信号的发生电路--------------------------------------------------------------------9

2.2 分、秒、毫秒计数电路-----------------------------------------------------------------10

2.3 组合设计-----------------------------------------------------------------------------------12

第三章总体电路的设计与安装------------------------------------------------------------15

3.1 PCB 电路板的制作----------------------------------------------------------------------15

3.1 安装调试的步骤--------------------------------------------------------------------------16

3.2 遇到的主要的问题及注意事项--------------------------------------------------------17

第四章总结------------------------------------------------------------------------------------18

附录 1 元器件明细表------------------------------------------------------------------------19

附录 2 总原理接线图------------------------------------------------------------------------19

参考文献---------------------------------------------------------------------------------------20

- 1 -

第一章系统概述

1.1 系统设计思路与总体方案

通过对设计要求的分析，应用相关的数字电子电路方面的知识画出原理图，检查无误后，

将原理图在 EWB 中仿真，验证通过无误后，可以考虑使用何种方案来实现设计电路。我们可

以通过对照原理图在万能板上焊接来实现所设计的电路；也可以在 PROTEL 中画出原理图并

布好线通过做 PCB 板来实现所设计的电路；还可以通过在面包板上插线来实现设计的电路。

由于我们考虑到设计电路图使用的原器件太多，且芯片的引脚太密，给焊接和布线带来了一

定的难度，同时由于我们还没开始电工实习，对焊接技术了解不多，并且我们模拟电子电路

课程采用了万能板焊接的方案，对万能板有一定的了解，故不采用此方案。对于 PCB 板的方

案，我们考虑到后续课程（如单片机）等课程设计均要使用到 PCB 板，所以这次课程设计我

们采用 PCB 板的焊接来实现设计电路。

（1）电路总体功能、结构的分析

本电路的目标为设计一个数字式秒表，一个最简单的数字秒表由毫秒信号发生电路，分、

秒、毫秒计数电路，译码显示电路组成。

数字式秒表电路系统由主体电路和扩展电路两部分组成。其中主体电路完成计数功能，控制

电路完成控制的扩展功能。通过所设计电路将实现具有清零、启动、暂停、继续等控制功能

的计时数字式秒表。

根据电路所需要达到的要求，可以将电路的总体结构框图描述(如图 1.1):

图 1.1 多功能数字式秒表系统的组成框图

设计时各部分所用的器件名称如下：

时钟信号：由 NE555P 组成的多谐振荡器。

计数器：74LS290

锁存器：CT74LS373

译码器：CT74LS48

显示器：BS202

- 2 -

1.2 总体工作过程

一、时间的计数和显示的实现

首先由毫秒信号产生电路生产毫秒信号，将此信号接到毫秒计数器的信号输入端。接着，

在这个毫秒信号的驱动下，毫秒计数器向秒计数器进位，秒计数器向分计数器进位，最后通

过译码器将计数器中的状态以时间的形式显示出来，这样就实现了时间的计数和显示功能。

1.3 各功能块的划分和组成

一、毫秒信号产生电路

NE555 定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。利用闭

合回路的反馈作用可以产生自激振荡。TTL 电路延迟时间短，难以控制频率。电路接入 RC

回路有助于获得较低的振荡频率，由于门电路的作用时间极短，TTL 电路自有几十纳秒，

所以想获得稍低一些的振荡频率式很困难的，而且频率不易调节。在电路中接入 RC 电路可

以有助于获得较低的振荡频率，而且通过改变 R，C 的数值可以很容易实现对频率的调节。

二、分、秒、毫秒计数电路及译码、显示电路

这部分电路包括 6 个 BCD 七段码计数器，其中两组接成 100 进制，剩下一组接成 60

进制，及相应的译码显示器。之所以要用 BCD 七段码计数器，是因为分、秒、毫秒都是要

用两位十进制数表示的，因而分、秒、毫秒的个位和十位所对应的计数器状态输出都应该是

BCD 码。又因为秒的显示方式是 60 进制的，故 3 个计数器分别要接成 100、60、100 进制

的。

1.4 芯片简介

（一） 74LS290

74LS290 是一种较为典型的异步十进制计数器。它由 1 个一位二进制和 1 个异步五进制

计数器组成。如果计数脉冲由 CLKA 端输入，输出由 QA 端引出，即得二进制计数器；如果计

数脉冲 CLKB 端输入，输出由 QA～QD 端引出即得五进制计数器；如果将 QA 与 CLKB 相连，计

数脉冲由 CLKA 输入，输出由 QA～QB 引出，即得 8421 码十进制计数器。因此，又称此电路

为二——五——十进制计数器。

74LS290 的引脚图、功能表如下图所示：

- 3 -

图 1.2 74LS290 的引脚图

（1）1 个下降沿触发的 T 触发器，形成模 2 计数器；

（2）3 个下降沿触发的 T 触发器，组成的异步模 5 加法计数器；

（3）异步清 0 只要 S9（1）×S9（2）=0，R0（1）=R0（2）=1，就可使 QAQBQCQD=0000，

即异步清 0。

（4）异步置 9 只要 S9（1）=S9（2），就可实现全且确切，即异步置 9。

表 1.1 74LS290 的功能表

（5）实现模 10 计数器

在 S9（1）×S9（2）=0，R0（1）×R0（2）=0 同时满足的情况下，可在 CP 下降沿作

用下实现加法计数。若在 CP0 端输入脉冲，则 Q0 端是模 2 计数，若在 CP1 端输入脉

冲，则由 Q3、Q2、Q1 构成的计数器实现异步模 5 计数。在 S9（1）×S9（2）=0，R0

（1）×R0（2）=0 同时满足的情况下，把 Q0 连至 CP1，于是，模 2 计数器的 Q0 由 1

输入

输出

R0（1）

R0（2）

S9（1）

S9（2）

↓

计数

- 4 -

变 0 时，可使 Q3、Q2、Q1 构成模 5 计数器进行计数，总模数为 5×2=10。

（6）实现模 6 计数器

将 74290 的 QA、QB 直接和复位端 R0（1）、R0（2）相连，计数器的初态为 0，当计数

脉冲 M=6，输出 QAQBQCQD=0110 时，计数器立即返回 0 状态，从而实现 M=6 的计数功

能。

（二）CT74LS373

锁存器的原理图如下图

图 1.3 锁存器的原理图

C 是锁存器信号的输入端，D 是数据输入端 Q 和 Qo 是数据互补输出端。当 C=0 时，G2

被封锁，输出 0，G3 被封锁输出 1。G5 输出 Q=D，Qo=Do（D 和 Do 是数据互补）。当 C 由 0

变 1 时，分两种情况讨论：一是当 C 由 0 变 1 时，Qo=1，Q=0，G2 被封锁，由于 G3 两个输

入都为 1，其输出为 0。G4 门也被封锁。G2 门的输出 Qo=1。原来的状态不改变。其二是当 C

由 0 变 1 时，Qo=0，Q=1。G2 门的两输入均为 1，则输出 Qo=0，使 Q=1。D 无论是 0 还是 1

也不改变原来的状态。综合上述分析，可看出：C=0 时，Q=D，电路不锁存数据，相当于缓

冲器。当 C=1 时，D 不影响电路状态。C 由 0 变 1 时将数据 D 锁定并保持。直到 C 由 1 变回

0。

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