电子秒表的设计.doc
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电子秒表的设计 目 录 一、设计要求………………………………………………… 2 二、设计的目的与作用……………………………………… 2 三、设计的具体体现 ………………………………………2 1. 电子秒表的基本组成……………………………… 3 2.电子秒表的工作原理…………………………………3 3.电子秒表的原理图……………………………………4 4. 单元电路设计…………………………………………4 5.设计仿真与PCB制版…………………………………12 四、心得体会…………………………………………………17 五、附录………………………………………………………18 六、参考文献…………………………………………………20 一、设计要求 1. 以0.01秒为最小单位进行显示。 2. 秒表可显示0.01~59:59:99秒的量程。 3. 该秒表具有清零、开始计时、停止计时功能。 二、设计方案 方案一:通过单片机来实现电子秒表 基于51单片机电子秒表,设计简单,而且技术准确,缺点是价格相比于数字电路实现的 秒表技术要昂贵。 方案二:采用数字电路来实现秒表计数,优点是价格便宜,计数精确,反应较快,缺 点是,电路芯片较多,设计电路复杂。 经过比较选择了较为经济适用的数字电路。 二、设计的目的与作用 1.培养我们运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题,并进一步提高专业基本技能 、创新能力。通过课程设计,学习到设计写作方法,能用文字、图形和现代设计写作方 法系统地、正确地表达课程设计和研究成果。 2. 熟悉555方波振荡器的应用。 3.熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。 4.建立分频的基本概念。 三、设计的具体体现 1.电子秒表的基本组成 电子秒表电路的基本组成框图如图所示,它主要由基本RS触发器、多谐振荡器、计数器 和数码显示器4个部分组成。 电子秒表电路的基本组成(方框图)如下: 图(1)电子秒表基本组成方框图 2.电子秒表的工作原理 由555定时器构成多谐振荡器,用来产生50Hz的矩形波。第 块计数器作5分频使用, 将555输来的50Hz的脉冲变为0.1秒的计数脉冲,在输出端Qd取得,作为第2块计数器的始 终输入,第2、第3块计数器QA与CP2相连,都已接成8421码十进制计数电路 ,第4块接成六进制形式,其输出端与译码显示器的相应输入端连接,可显示00:00:00 ——59:59:99s 3.电子秒表的原理图 图(2)原理图 4. 单元电路设计 (1)由NE555P组成的多谐振荡器(多谐振荡器) ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电 子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供 时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有,一是dip双列直插 8脚封装,另一种是sop- 8小型(smd)封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部 结构和工作原理都相同。ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电 阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻 构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555。 555内部结构及引脚如下图所示: 图(3)555内部结构及引脚图 (A)、555时钟电路可以构成多谐振荡器,真值表如下: "RST "THR "TRI "OUT "TD " "0 "X "X "0 "导通 " "1 ">2\3VCC ">1\3VCC "0 "导通 " "1 "<2\3VCC ">1\3VCC "不变 "不变 " "1 "<2\3VCC "<1\3VCC "1 "截止 " "1 ">2\3VCC "<1\3VCC "1 "截止 " 表(1)555功能真值表 注明:6脚为THR,触发器输入端,低电平有效。 2脚为TRI,阀值输入端,高电平有效。4脚为RST,总复位端,低电平有效。 7脚为DIS,放电端。5脚为CON,控制端。1脚接地,8脚接电源。 3脚为输出端。TD为内部三极管。 (B)时钟信号产生电路 图(4)555组成的多谐振荡器 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R C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。 振荡电路是数字秒表的核心部分,电容充放电的速度决定了电路的振荡频率R1 .R2 .C决定了多
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