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电子秒表电路图

电子技术课程设计报告书

课题名称电子秒表姓名董乃旭学号 2009010551 院、系、部物理与电子科学系专业电子信息科学与技术

指导教师

高坤

2011年 11 月 20日

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2009级学生电子技术课程设计

一、设计任务及要求：

设计任务：

用中小规模集成电路设计一个电子秒表。

要求：

1.能显示两位数10进制数，其计数范围00——99。

2.具有清零、预置数、停止功能。

指导教师签名：

年月日二、指导教师评语：

指导教师签名：

年月日三、成绩

指导教师签名：

年月日

电子秒表的设计

1 设计目的

（1）学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器、译码显示器等单元电路的综合应用。

（2）学习电子秒表的调试方法

2 设计思路

（1）设计基本RS触发器构成的控制电路。

（2）设计单稳态触发器。

（3）设计时钟发生器。

（4）设计计数及译码显示电路。

3 设计过程

3.1方案论证

电子秒表总体方框图如图1所示。

显示显示

译码译码

计分数计秒数

振荡电路

图1

其工作原理为：首先由时基脉冲产生电路产生 1Hz 时基脉冲信号，将此信号作为计数芯片的计数输入端 CP 的输入信号。根据 60 秒为 1 分，60 分为 1 小时，24 小时为 1 天的进制，分别设定“秒”、“分”、“时”的计数器，分别为六十进制，六十进制，二十四进制计数器，并输出 1 分，1 小时，1 天的时间信号。

再将计数电路的输出状态输入到译码器芯片，产生驱动数码显示器信号，使数码显示器呈现出“秒”、“分”、“时”对应的计时数字。当需要对时、分进行校时时，校正控制电路工作，其中一个开关控制“分”时钟的正常计数和校正，另一个开关控制“时”时钟的正常计数和校正。

3.2电路设计

总原理图如图2

图2总原理图（1）基本RS触发器电路如图3所示。

图3 基本RS触发器电路

如图此单元采用集成与非门构成的基本RS触发器。属于低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位功能。

他的一路输出Q'作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门的输入控制信号。按动按钮开关K1（接地），则门1输出Q'=1；门2输出Q=0，K2复位后Q、Q'状态保持不变。再按动按钮开关K1，则Q由0变为1，门5开启。为计数器启动做好准备。Q'由1变为0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。（2）单稳态触发器（图4）

图4 单稳态触发器实验模块

单稳态触发器的输入触发负脉冲信号V i由基本的RS触发器Q'端提供，输出负脉冲V o通过非门加到计数器的清除端R。

静态时，门应处于截止状态，故电阻R必须小于们的关门电阻R off。定时元件RC的取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发器脉冲宽度小与输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的Rp和C p。单稳态触发器在电子秒表中的只能是为计数器提佛那个清零信号。

（3）时钟发生器

图5为电子秒表电路的时钟发生电路

图5 由555定时器构成的多谐振荡器

555定时器构成的多谐振荡器是一种性能较好的时钟源。

调节电位器R8，使在输出端OUT获得频率为50HZ的举行波形信号，当基本RS触发器Q=1时，门U4C开启，此时50HZ脉冲信号通过门U4C作为计数脉冲加于计数器U3的计数出入端CP2。

（4）计数及译码显示

如图6二—五—十进制加法计数器74LS190构成的电子秒表的计数单元。

图6加法计数器74LS190构成的电子秒表的计数单元

如图其中计数器U3接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端Q D取得周期为0.1S的矩形脉冲，作为计数器U2的时钟输入。计数器U2及计数器U1接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.1~0.9秒；1~9.9秒计时。

当R0(1)、R0(2)均为“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即Q D Q C Q B Q A＝0000。

a)置9功能

当S9(1)、S9(2)均为“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即Q D Q C Q B Q A ＝1001。

输入

输出功能

清 0 置 9 时钟 Q D Q C Q B

Q A

R 0(1)、

R 0(2) S 9(1)、S 9(2) CP 1 CP 2

1 1 0 × × 0 × × 0 0 0 0 清 0 0 ×

× 0

× × 1 0 0 1 置 9

0 × × 0 0 × × 0

↓ 1 Q A 输出二进制计数

1 ↓

Q D Q C Q B 输出五进制计

数

↓ Q A Q D Q C Q B Q A 输出8421BCD 码十进制计数 Q D ↓ Q A Q D Q C Q B 输出5421BCD 码十进制计数

1 1

不变

保持

4系统调试与结果

（1）设计连接电子秒表电路。（2）对由555定时器构成的多谐振荡器进行测试接入模拟示波器进行采样计算是否产生了50HZ 时钟脉冲信号，并不断调节滑动电位器直到输出50HZ 始终脉冲信号为止。

（3）单稳态触发器的测试

①静态测试

用滞留数字电压表测试A 、B 、D 、F 各点的电位值并记录。 ②动态测试

输入端接1KHZ 连续脉冲源，用示波器观察并描绘D 点（V D ）、F 点（V O ）波形，如嫌单稳态输出脉冲持续时间太短，难以观察，可适当加大微分电容C （如改为0.1μ）待测试完毕，再恢复4700P 。

（4）调试清零、停止功能的基本RS 触发器电路。仿真开始测试K1、K2是否实现清零、暂停功能

（5）观察计数及显示译码器的测试

①计数器U 3接成五进制形式，R 0(1)、R 0(2)、S 9(1)、S 9(2)接逻辑开关输出插口，CP 2接单次脉冲源，CP 1接高电平“1”，Q D ~Q A 接实验设备上译码显示输入端D 、C 、B 、A ，

②计数器U 2及计数器U 1接成8421码十进制形式，同内容（1）进行逻辑功能测试。记录

③将计数器U 1U 2U 3级联，进行逻辑功能测试记录。（6）电子秒表的整体测试

各单元测试电路正常后，把各单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试，先

按一下按钮开关K2，此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关K1，则计数器清零后便开始计数，观察数码管的显示计数情况是否正常，如不需要计时或暂停计时按一下开关K2，计时停止，但数码管保留所计时之值。

（7）电子秒表的准确度的测试

利用电子时钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准

5主要仪器与设备

Multisim仿真软件，PC机

6设计体会与建议

6.1设计体会

通过这次对电子秒表的设计，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于电子秒表的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。实验通过EDA软件实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

6.2对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。

参考文献

[1] 康华光. 电子技术基础. 北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭华林等编. 数字电子技术. 长沙：湖南大学出版社，2004年

[4] 童诗白、华成英. 模拟电子技术基础. 高等教育出版社，2005年

[5] 阎石. 数字电子技术基础. 北京：高等教育出版社，2001年

[6] 赵春华、张学军.电子技术基础仿真实验. 山东：滨州学院，2010年

电子秒表使用说明

电子秒表使用说明 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

正品深圳君斯达JS-601金属秒表运动秒表2道记忆1/100秒萤幕显示双道记忆、1/100秒萤幕显示日历及时间显示(12/24小时转换) 定闹及整点报闹金属外壳 LR44电池 Size:77×× 君斯达牌多功能系列秒表使用说明书秒表计时：按3号键直接秒表显示，如果秒表显示为零，按1号键停止计时，按2号键复位到零 1、秒表计时按1号键开始计时，再按1号键停止计时（重复按1号键，重得开始/停止），按2号键复位到零 2、分段计时按1号键开始计时，按2号键记下前段时间（注：秒表在计下前段时间时，表内

部仍在计时），再按2号键，在累加时间的基础上恢复走时（每次分段重复按2号键两次），按1号键复位到零 3、二段计时按1号键开始计时，按2号键显示第一段时间；按1号键停止计时，按2号键显示第二段时间；再按2号键复位到零二、时间，日历，响闹显示按3号键直至显示正常走时，按1号键显示月，日和星期，按2号键显示响闹时间，同时按住1号键和2号键响闹取消/保持三、设置时间和日历在正常走时状态按3号键三次，正常走时闪烁，这样进入了时间设置方式，按1号键置（按住不动，快数置数），按2号键选择秒，分，时，日，月，星期（A/P为12小时制，A为上午，P为下午，H为24小时制）作为调校对象，调校完毕，按3号键回到时间显示方式。四、设置响闹在正常走时关态按3号键两次，时和星期同时闪烁，这样进入响闹设置方式；按2号键先择分和小时，按1号键改变分和小时数字，按3号键回到时间显示。在正常走时关态，按住2号键，同时按1号键，定闹符号出现/消失，定闹取消/保持，同时按3号键，每小时报点符号，星期日至星期六，七个字符出现/消失，每小时报点保持/取消

秒表设计说明书讲解

课程设计说明书用LED数码管显示的秒表设计专业新能源科学与工程学生姓名董爱林班级能源132 学号1310604204 指导教师张兰红完成日期2015年12月18日

用LED数码管显示的秒表设计摘要：对采用LED数码管显示的秒表进行了设计。所设计的秒表，可通过两位数码管显示00-59。每秒自动加一。在对系统功能分析的基础上，采用AT89C52单片机。相对而言比较简单，贴近书本，比较熟悉。对所要实现的功能也能很好地满足，焊接也比较简单。设计主要采用硬件和软件两部分。硬件包含数码管按钮模块、单片机控制模块、数码管显示模块、驱动电流放大模块。按钮模块采用独立式按键，控制模块选用AT89C52单片机，显示模块采用两位数码管，放大模块选用NPN三极管。软件采用模块化的程序，分为主程序和定时器计时服务子程序。在多孔板上制作了LED数码管显示的秒表，使用protus完成了系统仿真，对硬件和软件部分分别进行了调试，进行了软硬件联调，最后调试成功样机实物，完成了毕业设计任务书的要求。关键词：单片机；数码管；秒表

A stopwatch design with LED digital tube display Abstract: For the LED digital tube display of a stopwatch is used for design. The stopwatch, designed by two digital tube display 00 ~ 59. Automatically add a per second. On the basis of the analysis of system function, using the AT89C52 single chip microcomputer. Relatively simple, close to the book, familiar with. To in order to realize the function also can well satisfy, welding is more simple. The design mainly adopts two parts of hardware and software. Hardware consists of digital tube button module, single-chip microcomputer control module, digital tube display module, the drive current amplifier module. Button module USES the independent type key, choose AT89C52 single chip microcomputer control module, using two digital tube display module, amplifier module selects the NPN transistor. Software adopts the modular program, main program and timer timing service subroutine. On the perforated plate made of LED digital tube display a stopwatch, use protus completed system simulation, the hardware and the software part, has carried on the debugging, the software and hardware alignment, the final debugging success physical prototype, completed the graduation design specification requirements. Key Words:Single chip microcomputer; Digital tube; A stopwatch.

实验二60秒倒计时电路设计的实验报告

实验二60秒倒计时电路设计的实验报告一、实验目的 1.进一步熟悉Quartus II混合层次化设计方法。 2.学习7段数码管的驱动设计方法。二、实验内容 60秒倒计时电路如图1所示。其中，模块cnt_d60完成60倒计数，输出结果为2位十进制BCD码。模块SCNA_LED完成BCD码到7段数码管显示译码功能。图1 60秒倒计时电路图2 60秒倒计时底层电路 60倒计数模块cnt_d60底层电路如图2所示。主要由2片74192（双向十进制计数器）

构成。模块cnt_d60和SCNA_LED的源设计文档（cnt_d60.bdf和SCAN_LED.vhd）提供给大家。要求大家建立新工程，为模块cnt_d60和SCNA_LED新建封装（*.bsf），并根据图1完成顶层60秒倒计时电路设计。完成以上程序设计，编译时器件选择Cyclone系列的EP1C12Q240C8。引脚锁定参考表1内容。注意：应把未分配管脚置为三态输入，切记！！表1 实验连线 1.原理图设计输入（1）首先将模块cnt_d60和SCNA_LED的源文件放在等一下需要建立的文件中，打开QuartusII软件。（2）选择路径。选择File/New Project Wizard。添写后以后，单击“NEXT”进入下一步。（3）添加设计文件，在File name中选择路径然后添加模块cnt_d60和SCNA_LED的源文件，点击“Next”。（4）选择FPGA器件。Family选择Cyclone，先在Packge选择Any QFP，Pin Count 选择240，Speed grade选择8；然后在Available device中选择EP1C12Q240C8，点击“Next”。（5）选择外部综合器、仿真器和时序分析器。设置好后，单击“NEXT”进入下一步。（6）结束设置。“工程设置统计”窗口，列出了工程的相关设置情况。最后单击“Finish”，结束工程设置。（7）建立原理图文件。点击cnt_d60文件，然后点击File/Crete/Update/Create Symbol Files For Current file以新建原理图封装文件方式，然后以同样的方式创建原理图SCNA_LED封装文件，文件格式都为*bdf。保存原理图文件。选择File/Save As…菜单，存为testone文件，选择Edit/Insert Symbol…（或直接双击原理图空白处）打开元器件库窗口，选择合理的器件（封装好的cnt_d60文件和SCNA_LED文件都在里面）按图1完成60秒倒计时电路原理图设计，完成后选择File/Save…保存原理图。（8）综合编译。编译之前，打开原理图文件，选择Project/Set as Top-Level Entity，以确保当前编译的文件为顶层的实体文件。然后选择Processing/Start Compilation，进行综合分析，直至编译通过为止。（9）保护设计中没有使用到的引脚。对于FPGA芯片（包括EP1C12Q240C8），在做Quartus II工程时必须将未分配的管脚置为三态输入。选择Assignments\Device… 打开工程设置窗口。在Category中选择Device项，然后在Available Devices栏中，选中EP1C12Q240器件，再单击Device & Pin Options…按钮，在弹出窗口（中选择Unused Pins栏，然后设置Reserve all unused pins为AS input tri-stated。推荐把未分配管脚置为三态输入。如未将未分配管脚置为三态输入，将可能导致主芯片或外围芯片损坏，切记！！

基于51单片机的4位数码管秒表

原理图：源程序： /************************************************************* 标题：定时器中断精确到00.01的秒表效果：能清零重新开始，暂停，继续计时，能精确到0.01秒作者：皖绩小挺说明：使用12M晶振,四位数码管，3个按键 ****************************************************************/ #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uint temp,tt,qian,bai,shi,ge; sbit smg_q=P1^0; sbit smg_b=P1^1; sbit smg_s=P1^2; sbit smg_g=P1^3; sbit key1 = P3^7; sbit key2 = P3^6; sbit key3 = P3^5; uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

uchar code table1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19, 0x12,0x02,0x78,0x00,0x10}; //带小数点 void keyscan(); void display(uint shi,uint ge); void delay(uint z); void init(); /************************************************************** 主函数 ******************************************************************/ void main() { init();//初始化子程序 while(1) { if(tt==1) { tt=0; temp++; if(temp==10000) { temp=0; } qian=temp/1000; bai=temp%1000/100; shi=temp%100/10; ge=temp%10; } keyscan(); display(shi,ge); } } /********************************************************************* 延时 ***********************************************************************/ void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } /*********************************************************************

电子秒表使用说明

正品深圳君斯达JS-601金属秒表运动秒表2道记忆1/100秒萤幕显示双道记忆、1/100秒萤幕显示日历及时间显示(12/24小时转换) 定闹及整点报闹金属外壳 LR44电池 Size:77×× 君斯达牌多功能系列秒表使用说明书秒表计时：

按3号键直接秒表显示，如果秒表显示为零，按1号键停止计时，按2号键复位到零 1、秒表计时按1号键开始计时，再按1号键停止计时（重复按1号键，重得开始/停止），按2号键复位到零 2、分段计时按1号键开始计时，按2号键记下前段时间（注：秒表在计下前段时间时，表内部仍在计时），再按2号键，在累加时间的基础上恢复走时（每次分段重复按2号键两次），按1号键复位到零 3、二段计时按1号键开始计时，按2号键显示第一段时间；按1号键停止计时，按2 号键显示第二段时间；再按2号键复位到零二、时间，日历，响闹显示按3号键直至显示正常走时，按1号键显示月，日和星期，按2号键显示响闹时间，同时按住1号键和2号键响闹取消/保持三、设置时间和日历在正常走时状态按3号键三次，正常走时闪烁，这样进入了时间设置方式，按1号键置（按住不动，快数置数），按2号键选择秒，分，时，日，月，星期（A/P为12小时制，A为上午，P为下午，H为24小时制）作为调校对象，调校完毕，按3号键回到时间显示方式。四、设置响闹在正常走时关态按3号键两次，时和星期同时闪烁，这样进入响闹设置方式；按2号键先择分和小时，按1号键改变分和小时数字，按3号键回到时间显示。在正常走时关态，按住2号键，同时按1号键，定闹符号出现/消失，定闹取消/保持，同时按3号键，每小时报点符号，星期日至星期六，七个字符出现/消失，每小时报点保持/取消五、电池更换当显示变暗或无显示时，用十字的拧松表后壳螺丝，取下表后壳，（或用硬币拧出表后壳上的电池门），取出表内旧的扣式电池，装上一个同样型号或一个同样大小的扣式电池，然后装上表壳，拧紧表壳螺丝六、注意事项

软件延时实现60秒计时器

一、实验任务如下图所示，在A T89S51单片机的P0和P2端口分别接有两个静态共阴数码管，P0口驱动显示秒时间的十位，而P2口驱动显示秒时间的个位。二、电路原理图图11.1 三、硬件连线参照教程十的方法完成硬件连线（只是去掉按键部分）。四、程序设计内容 1在设计过程中我们用一个存储单元作为秒计数单元，当一秒钟到来时，就让秒计数单元加1，当秒计数达到60时，就自动返回到0，从新秒计数。 2对于秒计数单元中的数据要把它十位数和个数分开，方法仍采用对10整除和对10求余。 3在数码上显示，仍通过查表的方式完成。 4一秒时间的产生在这里我们采用软件精确延时的方法来完成，经过精确计算得到1秒时间为1.002秒。 DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET 五、程序框图图11.2 六、汇编源程序 Second EQU 30H ORG 0 START: MOV Second,#00H NEXT: MOV A,Second MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A LCALL DELY1S INC Second MOV A,Second CJNE A,#60,NEXT LJMP START

DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 七、C语言源程序 #include unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; unsigned char Second; void delay1s(void) { unsigned char i,j,k; for(k=100;k>0;k--) for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { Second=0; P0=table[Second/10]; P2=table[Second%10]; while(1) { delay1s(); Second++; if(Second==60) { Second=0; } P0=table[Second/10]; P2=table[Second%10]; } }