汕头职业技术学院
专科生大作业
题目:数字秒表设计
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专业:应用电子班
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内容摘要
在科技高度发展的今天,集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活已逐渐崭露头角。大多数电子产品多是由计算机电路组成,如:手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要的角色。
关键词:时钟脉冲信号数字秒表
目录
引言
一.数字电路的发展历程与分类方法.....................‥ (5)
1.1数字电路的发展 (5)
1.2数字逻辑电路分 (5)
二.数字电路的应用领 (6)
三.数字电路的数制 (6)
3.1二进制定义 (6)
3.2八进制定义 (6)
3.3十六进制定义 (6)
3.4数制应用领域 (7)
四、逻辑运算的基本法则 (7)
4.1 逻辑运算法则 (7)
4.2逻辑问题的描述方法 (7)
五、数字秒表系统的基本功能及其组成,各部分的工作原理 (8)
5.1秒表系统方框图 (8)
5.2 秒信号发生模块 (9)
5.3 计时控制模块 (10)
5.4译码显示模块 (13)
六、心得体会 (16)
七、参考文献 (16)
引言
数字秒表是日常生活中比较常见的电子产品,以其价格低廉、走时精确、使用方便、功能多而倍受广大用户的喜爱.如在很多喜庆场合,对某一时刻进行倒计时,人们常常使用倒计时秒表.下文介绍了如何利用74LS192和74LS47译码器级555集成块来进行的“60”妙数字正计时和数字倒计时秒表的设计与实现.
一.数字电路的发展历程与分类方法
1.1数字电路的发展
数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始,数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件;70年代末,微处理器的出现,使数字集成电路的性能产生质的飞跃。
数字集成器件所用的材料以硅材料为主,在高速电路中,也使用化合物半导体材料,例如砷化镓等。
逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。TTL逻辑门电路问世较早,其工艺经过不断改进,至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展,TTL 的主导地位受到了动摇,有被CMOS器件所取代的趋势。
近年来,可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步,使数字电子技术开创了新局面,不仅规模大,而且将硬件与软件相结合,使器件的功能更加完善,使用更灵活。
1.2数字逻辑电路分类
1、按功能来分:
(1)组合逻辑电路
简称组合电路,它由最基本的的逻辑门电路组合而成。特点是:输出值只与当时的输入值有关,即输出惟一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能,输出状态随着输入状态的变化而变化,类似于电阻性电路,如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。
(2)时序逻辑电路
简称时序电路,它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路(输出到输入)或器件组合而成的电路,与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是:输出不仅取决于当时的输入值,而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路,如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。
2、按电路有无集成元器件来
可分为分立元件数字电路和集成数字电路。
3、按集成电路的集成度进行分类
可分为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成数字电路(MSI)、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路(VLSI)。
4、按构成电路的半导体器件来分类
可分为双极型数字电路和单极型数字电路。
二.数字电路的应用领域
数字电路的应用领域非常广泛,比如数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术各个领域。秒表时钟更常在日常生活中应用。
三.数字电路的数制
在我们的日常生活中常用的进制主要是十进制(因为我们有十个手指,所以十进制是比较合理的选择,用手指可以表示十个数字,0的概念直到很久以后才出现,所以是1-10而不是0-9)。例如:在早期设计的机械计算装置中,使用的不是二进制,而是十进制或者其他进制,利用齿轮的不同位置表示不同的数值,这种计算装置可能更加接近人类的思想方式。比如说一个计算设备有十个齿轮,它们级连起来,每一个齿轮有十格,小齿轮转一圈大齿轮走一格。这就是一个简单的十位十进制的数据表示设备了,可以表示0到999999999的数字。配合其他的一些机械设备,这样一个简单的基于齿轮的装置就可以实现简单的十进制加减法了。而在如今的信息化、数字社会,十进制不能满足人们的使用要求,从而出现了不同的进制概念,如我们常说的二进制、八进制、十六进制等。那么对于二进制、八进制、还有十六进制它们各自的定义。
3.1二进制定义
二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2,进位规则是“逢二进一”,借位规则是“借一当二”。二进制数据也是采用位置计数法,其位权是以2为底的幂。
3.2八进制定义
八进制是以8为基数的计数体制,在八进制中,每位有0,1,2,3,4,5,6,7八个数码,它的进位进规律是逢八进一,各位的权为8的幂。
3.3十六进制定
十六进制是以16为基数的计数体制,在十六进制中,每位有0,1,2,3,4,5,6,7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)十六个不同的
数码,它的进位进规律是逢十六进一,各位的权为16的幂。
3.4数字电路的数制应用场合
二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。计算机运算基础采用二进制。电脑的基础是二进制,电子计算机出现以后,使用电子管来表示十种状态过于复杂,所以所有的电子计算机中只有两种基本的状态,开和关。也就是说,电子管的两种状态决定了以电子管为基础的电子计算机采用二进制来表示数字和数据。这种通过不同的位置上面不同的符号表示数值的方法就是进制表示方法。一个字是电脑中的基本存储单元,根据计算机字长的不同,字具有不同的位数,现代电脑的字长一般是32位的,也就是说,一个字的位数是32。字节是8位的数据单元,一个字节可以表示0-255的数据。对于32位字长的现代电脑,一个字等于4个字节,对于早期的16位的电脑,一个字等于2个字节。八进制的数较二进制的数书写方便,常应用在电子计算机的计算中。十六进制常用在单片机的编程里。
数制应用领域范围之广,一时难以一一举例,未来的世界数字化,期待着。
四、逻辑运算的基本法则
逻辑运算的基本法则以及逻辑问题的描述方法
4.1 逻辑运算法则
根据或运算、与运算和非运算等三种基本逻辑运算,可以推导出逻辑运算的一些法则,为逻辑代数的运算法则。
(1) 0·A=0 (2) 1·A=A (3) A·A=A ( 4) 0+A=A (5) 1+A=1 (6) A+A=A (8)与运算交换律 AB=BA(9)或运算交换律 A+B=B+A
(10)与运算满足结合律 ABC=(AB)C=A(BC) (11)或运算满足结合律
A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)
4.2 逻辑问题的描述方法
表示一个逻辑函数有多种方法,常用的有:真值表、逻辑函数式、逻辑图、卡诺图4种。它们各有特点,又相互联系,还可以相互转换,现介绍如下。
1.真值表
真值表是根据给定的逻辑问题,把输入逻辑变量各种可能取值的组合和对应的输出函数值排列成的表格。它表示了逻辑函数与逻辑变量各种取值之间的一一对应关系。逻辑真值表具有唯一性。
2.逻辑函数式
逻辑函数式是用与、或、非等基本逻辑运算来表示输入变量和输出变量函数间的之间关系的逻辑函数式。由真值表写出的逻辑式是标准的与—或逻辑式。写标准与—或逻辑式的方法是:(1)把任意一组变量取值中的1代以原变量,0代以反变量,由此得到一组变量的与组合,如A、B、C三个变量的取值为101时,则代换后得到的变量与组合为ABC。(2)把逻辑函数值为1所对应的各变量的与组合进行逻辑加,便得到标准的与—或逻辑式。
3.逻辑图
逻辑图是用基本逻辑门和复合逻辑门的逻辑符号组成的对应于某一逻辑功能的电路图。根据逻辑电路图函数式画逻辑图时,只要把逻辑函数运算用相应门电路的逻辑符号代替,就可画出和逻辑函数相对应的逻辑图。
4.卡诺图
卡诺图是图形化的真值表。一个逻辑函数的卡诺图就是将此函数的最小项表达式中的各最小项相应地填入一个方格图内,此方格图称为卡诺图。
卡诺图的构造特点使卡诺图具有一个重要性质:可以从图形上直观地找出相邻最小项。两个相邻最小项可以合并为一个与项并消去一个变量。
用卡诺图化简逻辑函数的基本原理就是把上述逻辑依据和图形特征结合起来,通过把卡诺图上表征相邻最小项的相邻小方格“圈”在一起进行合并,达到用一个简单“与”项代替若干最小项的目的。在数字电路中经常使用。
五、数字秒表的基本功能及其组成,各部分的工作原理
5.1秒表系统方框图。
本电路由秒信号发生器电路、计数控制电路、译码显示电路等组成。如图1所示
图1
本电路采用555定时器及电阻、电容组成秒信号发生器为由74LS192、74LS08、74LS02四个集成组成计时控制电路提供时钟信号。然后用两个74LS47作为译码驱动加到了数码管。
该电子秒表应具备如下功能:1.具备正计时和倒计时两种功能,能实现显示计数值,其计数范围为60s,计数频率为1s。2.具备计数功能选择(双掷)开关:切换“正计时”或“倒计时”。设置置初态开关:“清零(00)”和“预置数(30)”。3.具备设计连续/暂停功能:当开关掷向“连续”挡时,计时电路连续计时;当开关掷向“暂停”挡时,计时电路停止计时,并保持原计时值不变。当恢复为“连续”挡时,计时电路接续原状态继续计时。
5.2秒信号发生电路
信号发生电路由震荡器构成,采用集成块555、1K的电阻R1、R2、0.1u电容C1、330u 的电容C2组成多谐振荡器,当接通电源,电源通过电阻R1与R2对电容C1进充电,当UC2上升到2/3VCC时,集成块555的3脚输出低电平,内部三极管导通,C1通电阻R1进行放电,当UC2下降到1/3VCC时,内部三极管截止,集成块555的3脚输出高电平,接着电源又通过电阻R1与R2对电容C1进充电,当UC2上升到2/3VCC时,集成块555的3脚输出低电平,如此循环的充、放电,555的3脚输出频率为1s兹的矩形方波信号加到U1的输入端UP或CD。(图.3)
555真值表图2
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。
秒信号发生器电路图3
5.3计时控制模块
计时系统由74 LS192、74LS08、74LS02构成,74LS192是一个同步进制可逆计数器,74LS08是二输入端与门,74LS02是二输入端或非门。计数开始时,先在RD端输入一个正脉冲,此时U1、U4两个计数器均被置为0LD端输入“1”,RD端输入“0”,使计数器处于计数状态。在个位的74LS192的CU端逐个输入计数脉冲CP,个位的U1计数器开始进行加法计数。在第10个CP脉冲上升沿到来后,个位计数器的状态为1001变为0000,同时其进位输出C从0变到1,此上升沿使十位的U4计数器从0000开始计数。用74LS08、74LS00做成反馈电路,使计数器接到第30个CP脉冲作用后,计数器状态由00101001恢复为00000000,完成一次计数循环。(图10)控制电路主要由其本质是一个RS触发器和单稳态触发器组成。SW1控制数字秒表的启动和停止,A1控制数字秒表的清零复位,A2控制数字秒表的预置数。B1控制数字秒表的正计时,B2控制数字秒表的倒计时。开始时把SW1和B1合上,运行本电路,数字秒表正在计数。,合上SW1和B1键,U5的信号加到U1的输入端CU,进行个位正计数,U1C 输出上升脉冲加到U4的输入端CU,进行十位正计数。当合上B2,计时表进行倒计时。当合上A1,高电平加到U1和U4的输入端RD。所有触发器均被置0,计数器进行清零复位。而合上A2,高电平加到U1和U4的输入端LD,就可以进行预置数”30s”.(图10)在本次设计中,采用74LS系列中的74LS192、74LS08、74LS02的中小规模的集成电路。74LS190174LS192、74LS08、74LS02集成芯片引脚图和真值表(图4~9)如下:
74LS192逻辑符号 74LS192
74LS192引脚图图4
引出端符号:ˉTˉCD 错位输出端(低电平有效)ˉC U 进位输出端(低电平有效)CPD 减计数时钟输入端(上升沿有效)CPU 加计数时钟输入端(上升沿有效)
MR 异步清除端P0~P3 并行数据输入端
ˉPˉL 异步并行置入控制端(低电平有效)Q0~Q3 输出端
74LS192的真值表图5
74LS08的引脚图图6
各端子的功能和符号说明如下: 引出端符号: 1A ——4A 输入端 1B ——4B 输入端 1Y ——4Y 输入端
74LS08的真值表 图7
74LS02的引脚图 图8 各端子的功能和符号说明如下:
引出端符号: 1A ——4A 输入端
1B ——4B 输入端 1Y ——4Y 输入端
74LS192的真值表 图9
计时控制电路图10
5.4译码显示模块
显示系统由译码器、显示器组成。译码器由74LS47构成,为BCD-七段译码器/驱动器。显示器由7SEG-MPX1-CA的数码管构成,为共阳极七段数码显示管。具体过程为:由震荡器产生1s脉冲信号,传入计数系统,先进入计数器,然后传入译码器,将4位信号转化为数码管可显示的7位信号,结果以“秒”在数码管显示出来。该秒表最大计时值为30秒。在秒表电路中,译码器的输入信号就是计数器的输出信号,它的输出端接主数码管,计数器输出的四位BCD码给译码器后,变成某个十进制书对应的控制电平,主驱动数码管发光。74LS47的输出为一组七位二进制代码,输出W低电平有效,正好与共阴极七段数码显示管引脚联结,这就是组成了计数译码显示电路。(图14)
在本次设计中,采用74LS系列中的74LS190的中小规模的集成电路。74LS1901集成芯片引脚图和真值表(图11~13)如下:
74LS47的逻辑功能表
74LS47引脚图图11
74LS47的引脚图图12
各端子的功能和符号说明如下:
(1)LT:试灯输入,是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当LT =0时,无
论输入A3 ,A2 ,A1 ,A0为何种状态,译码器输出均为低电平,若驱动的数码管正常,是显示8。
(2)BI:灭灯输入,是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。BI=0时。不论LT和输入A3 ,A2 ,A1,A0为何种状态,译码器输出均为高电平,使共阳极7段数码管熄灭。
(3)RBI:灭零输入,它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时,本应显示0,但是在RBI=0作用下,使译码器输出全1。其结果和加入灭灯信号的结果一样,将0熄灭。
(4)RBO:灭零输出,它和灭灯输入BI共用一端,两者配合使用,可以实现多位数码显示的灭零控制
共阴极七段数码显示管引脚图图13
共阴极接法是各发光二极管的阴极共接,当阴极接法是各发光二极管的阴极共接,当阳极接高电平时,对应二极管发光
。数码显示器通常需要与七段译码器配合使用。七段译码器输出低电平时,需选用共阳极接法的数码显示器;译码器输出高电平时,则需要选用共阴极接法的数码显示器。
译码显示电路图14
电阻和电容的各自的参数值
电阻
R1 阻值:1K R2阻值:1K电 R3阻值:1K
电容
C1容值:330u1U 电容C2容值:0.1U
六、心得体会
过这次设计,使我加深了对数字电路的理解与应用,巩固了课本上所学的知识,真正实现了学以致用的目的。这次设计,使我进一步熟悉怎么操作Protel DXP软件。也感谢卢老师的指导,使学生能如此顺利完成这次课题设计。
七、参考文献
参考资料:
(1)王艳芬主编:数字电子电路及其EDA技术北京:化学工业出版社,2007
(2).https://www.wendangku.net/doc/ab15940355.html,/view/635019.htm
(3)https://www.wendangku.net/doc/ab15940355.html,/view/18536.htm
(4).https://www.wendangku.net/doc/ab15940355.html,/yang/szdl/1.ljds/5.htm
(5)https://www.wendangku.net/doc/ab15940355.html,/pages/paper_69598.htm
(6)https://www.wendangku.net/doc/ab15940355.html,/docs/960661318083@hc08/144513/
(7)https://www.wendangku.net/doc/ab15940355.html,/article/88/196/2007/200711296083.html
西安航空职业技术学院 电子技术实践课程设计报告 课设题目:数字电子秒表 所属系部:电子工程系 指导老师: 作者: 专业:电子信息工程技术 西安航空职业技术学院制 西安航空职业技术学院 课程设计任务书 题目:数字电子秒表 任务与要求: 1、设计数字电子秒表原理图。 2、用6个数码管显示分、秒、毫秒。 3、计时误差不得超过1s;具有清零、启动计时、暂停计时及继续 计时等控制功能。 4、画出总体电路图。 5、安装自己设计的电路,按照自己设计的电路,在通用板上焊接。 焊接完毕后,应对照电路图仔细检查,看是否有错接、漏接、 虚焊的现象。 6、调试电路。 时间:2010年11月29 日至 2010年12 月10 日共2周
所属系部:电子工程系 指导单位或教研室:电子信息教研室 西安航空职业技术学院制 摘要: 采用现代数字电路设计方法和EDA技术,即自顶向下的设计方法,应用protues开发平台进行设计并仿真验证和硬件测试。从总体设计框图开始,将设计任务逐步分解,直到可以用标准的集成电路部件实现,然后将各部件联结成系统,通过protues集成开发平台进行设计的分析综合和时序仿真验证。最后,在分析时序仿真结果的基础上,对设计进行进一步的修改和完善,已达到对设计电路正确运行且学会运用protues电路设计与仿真的目的。 关键词: 555定时器;LED;暂停计时 Abstract: Adopt modern digital circuit design method and EDA technique, namely the top-down design methods, application protues development platform design and simulation validation and hardware test. From the beginning, overall design diagram design task decomposed step by step, until can use standard of integrated circuit components, and then will realize connecting components into system, through protues integrated development platform design of comprehensive analysis and time-series simulation prove. Finally, by analyzing the timing simulation results, on the basis of design for further revised and perfected, reached the correct operation of circuit design and learn to use protues circuit design and simulation of purpose. Key words: 555 timing, Leds, Suspended timing 目录 1 设计方案的选择 (1) 2 总体框架设计 (2) 3 分步电路设计 (3) 3.1控制电路的设计 (3) (3) (3) 3.2数码管显示电路 (4)
标准实验报告实验项目:基于FPGA数字秒表设计
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:
学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日
2.课程设计题目描述和要求 (1) 3.课程设计报告内容 (1) 4.结论 (10) 参考书目 (10)
基于单片机的数字秒表系统 1.课程设计目的 1.1 用AT80C51单片机作为主控制器设计数字秒表系统。 1.2 熟悉AT80C51,74LS164,RX8以及LED数码管的结构和用法。 2.课程设计题目描述和要求 2.1问题描述 设计一个秒表,按“开始”按键,开始计数,数码管显示从00每秒自动加一;按“复位”按键,系统清零,数码管显示00;按“暂停”按键,系统暂停计数,数码管显示当前的计数;按“快加”按键,系统每10ms快速加一,即数码管显示在原先的计数上快速加一。 2.2设计要求 1) 使用两位数码管显示,显示时间00-99秒; 2) 正常计数时,每秒自动加一; 3) 一个开始按键,一个复位按键,一个暂停按键和一个快加按键; 4) 实现计数、复位、清零和快加功能; 5) 单片机通电后,首先初始化,然后进行对按键扫描。开始键用来控制秒表工作的开始;暂停键用来暂停程序的运行;快加键控制快速计数的开始,利用暂停键停止;复位键是用来对程序复位用的,当程序出现死循环或想从00开始重新计时,按下复位键可返回程序开始,重新执行。 3.课程设计报告内容 该实验要求进行计时并在数码管上显示时间,则可利用MCS系列单片机微机仿真实验系统中的芯片8051中的P3.2管脚作为外部中断0的入口地址,并实现“开始”按键的功能;将P3.3作为外部中断1的入口地址,并实现“清零”按键的功能;使用P0口作为段码数据输出控制口,74LS164用作驱动输出控制,P1.1、P1.2口分别实现暂停、快加的功能。显示电路由两位共阴极数码管组成。使用定时器T0实现10ms的定时,进行快加延时;当想实现正常计数时的1s延时,只需要实现40次25ms的定时器T1控制延时就可以实现。其中“开始”按键当开关由1拨向0时开始计时;“清零”按键当开关由1拨向0时数码管清零,此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。 初始状态下计时器显示00,当按下开始键时,外部中断INT0向CPU发出中断请求,CPU转去执行外部中断0服务程序,即开启定时器T0,并且进行100 次计数,当到100次时,即延时1s时,产生一个中断信号,向CPU发出请求,执行计数器加一且送往数码管显示。在计时过程中,只要按下暂停键,即根据 P1.0口电平变化去执行控制程序,关断定时器T0和T1,调用显示子程序,实现暂停功能。在按下暂停键时,将此时的计时时间存入中间缓存区,当再次按下开
##大学 ##学院 数字电子技术课程设计 课程名称:数字电子技术基础 题目名称:数字电子秒表设计 学生系别:信息工程系 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: ..年..月..日
目录 一、设计要求 (3) 二、题目分析 (3) 三、总体方案 (3) 四、具体实现 (4) 1、总体方框图 (4) 2、原理图 (4) 如下图所示: (4) 五、各部分定性说明及定量计算 (5) 1、脉冲发生器(由555构成的多谐振荡器) (5) 2、计数器(74LS90) (7) 3、七段发光二极管(LED)数码管 (8) 4、BCD码七段译码驱动器——CC4511 (9) 六、实验仿真 (11) 七、元器件清单 (11) 八、设计心得体会 (12) 九、参考文献 (12)
数字秒表的设计与仿真 一、设计要求 设计并仿真一个数显电子秒表,要求: (1)能直接显示“分”、“秒”的电子秒表; (2)要求最大能显示9ˊ59〞; (3)能通过按键启动计时,并能通过按键停止计时,并保留显示计时时间; (4)能通过按键复位。 主要器件: 74LS00、555、74LS90、CC4511 二、题目分析 数字秒表是是一种常用的秒计时装置,它能实现手控记秒、停摆、清零功能,它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。 通过对该数字秒表的设计要求的分析,设计的此数字秒表主要由分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、控制电路组成。在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的100HZ计时脉冲。除此之外,数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端,保持,以便数字时钟能随意、停止及启动。分频器用来产生100HZ计时脉冲;十进制计数器:对分进行计数;六十进制计数器是用来对秒进行计时,显示译码器是完成对7段数码管显示的控制。 按计数要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞,需要三个数码管,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。 复位开关用来使计时器清零,并做好清零准备,复位开关可以在任意情况下使用,即使在计数过程中,只要按一下复位开关,计时进程终止,并对计时器清零。 三、总体方案 数字秒表,必须有一个数字显示。按设计要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞,则需要三个数码管。计数分辨率为1s,需要相应的信号发生器,选择信号发生器有两种方案: Ⅰ用晶体振荡器; Ⅱ用集成电路555计时器与电阻电容组成的多谐振荡器。 两者都可以产生振荡频率,我们选用方案Ⅱ,因为其核心部分是使用三个74LS90计数器采用串联方式构成,并且这种连接方式简单,使用元器件数量少。
数字秒表的设计与制作 一.设计要求 设计并制作一个数显电子秒表,要求: 1)能直接显示“分”“秒”“毫秒”的电子秒表; 2) 要求最大能显示9”59’999; 3)能通过按键启动计时,并能通过按键停止计时,并保留显示计时时间; 4)能通过按键复位。 二.题目分析: 数字秒表是一种常用的秒计时装置,它能实现手控记秒、停摆、清零功能,它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。 通过对该数字秒表的设计要求的分析,设计的此数字秒表主要由信号发生器、分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、一千进制计数器、控制电路组成。在整体秒表 中最关键的如何获得一个精确的1000HZ计时脉冲。除此之外,数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端,以便数字时钟能随意启动计时、停止计时以及暂停计时。分频器用来 产生1000HZ计时脉冲;十进制计数器是用来对分进行计数;六十进制计数器是用来对秒进行计时,一千进制计数器是用来对毫秒进行计时;译码器是完成对7段数码管显示的控制。 按计数要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞999,需要六个数 码管,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。 复位开关用来使计时器清零,并做好清零准备,复位开关可以在任意情况下使用,即使在计数过程中,只要按一下复位开关,计时进程终止,并对计时器清零。 三.总体方案: 因为数字秒表,所以必须有一个数字显示。按设计要求,须用七段数码管来做显示器。题目要求最大记数值为9”59’999,那则需要六个数码管。 要求计数分辨率为0.001秒,那么我们需要相应频率的信号发生器。选择信号发生器时,有两种方案:一种是用晶体震荡器,另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。由于晶体振荡器产生的脉冲更加的稳定,所以我们选择用晶体振荡器产生脉冲。 CP脉冲是由晶体振荡器构成的多谐振荡器,产生1000HZ脉冲。 秒计数60进制,分计数10进制,毫秒计数1000进制,输出为6片与CD4511芯片匹配的6片共阴极数码管,最大计时时长为9ˊ59〞,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。
课程设计 题目 学院 专业 班级 姓名 指导教师 年月日
课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目:电子秒表的设计与制作 初始条件: (1)计数精度可达1/100秒 (2)可显示时间99.99秒 (3)具有开关可启动,暂停,清零功能 选作:设计可改变计时时间(最大59.99秒)的电路 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) (1)设计任务及要求 (2)方案比较及认证 (3)系统框图,原理说明 (4)硬件原理,完整电路图,采用器件的功能说明 (5)调试记录及结果分析 (6)对成果的评价及改进方法 (7)总结(收获及体会) (8)参考资料 (9)附录:器件表,芯片资料 时间安排: 6月16日~6月19日:明确课题,收集资料,方案确定 6月19日~1月21日:整体设计,硬件电路调试 6月21日~6月24日;报告撰写,交设计报告,答辩 指导教师签名:2014年 6月日
目录 摘要 (4) 电子秒表的设计与制造 (5) 1 课题分析 (5) 2系统设计方案的选择 (5) 3 电子秒表系统主体流程框图 (6) 4 单元电路的设计 (7) 4.1脉冲产生电路 (7) 4.2 计数电路 (8) .3 译码显示电路 (9) 4.4 控制电路 (10) 5 仿真测试 (10) 6 电子秒表设计原理图 (11) 7 结束语 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录一:选作:设计可改变计时时间的电路 (13) 附录二:74LS290功能表 (15) 附录三:74LS48功能表 (15)
摘要 电子秒表是一种数字显示计时装置,由于它走时准,设计简单,显示直观,因此被广泛运用于科学研究,体育运动,国防等方面。比如对物体速度,加速度的测量,体育比赛的时间的测量等。 数字电子秒表由组合逻辑电路和时序逻辑电路组成,555定时器组成多谐振荡器产生脉冲,在脉冲控制下的组合计数器电路通过一系列的触发产生数字信号,数字信号经译码器译码后输入到显示数码管显示时间。 电子秒表的广泛应用提高了人们的工作效率,随着电子技术的发展,电子秒表的精度,电路简易型等到了很大的提高,功能得到了完善。 关键词:秒表定时器效率
电子秒表的设计与制作 毕 业 论 文 院校:周口师范学院 系别:物理与电子工程系 班级:0 8 专升本 专业:电子信息工程专业 学号:2 0 0 8 0 5 0 8 0 0 2 2 姓名:王克奎 指导老师:吴定允
目录摘要 关键词 1 概述 1.1设计的背景 1.2 现实的意义 1.3 功能简介 2 硬件设计 2.1 总体方案的设计 2.2 单片机的选择与设计 2.3 显示电路 2.4 按键电路 2.5 时钟电路 2.6 复位电路位 2.7 系统总电路的设计 3 软件设计 3.1 程序设计思想 3.2 系统资源的分配 3.3 主程序设计 3.4 中断程序设计 4 安装与调试 4.1 软件的仿真与调试 4.2 硬件的安装与调试 4.3 系统程序的烧录 总结与展望 致谢 参考文献
摘要:本设计的数字电子秒表系统采用AT89C52单片机为核心器件,利用其定时器/ 计数器定时和计数的原理,结合显示电路,LED数码管以及外部中断电路来设计计数器。将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现五位LED显示,显示时间为0~99.999秒,计时精度为0.001秒能正确地进行计时,同时能记录一次时间,并在下一次计时后对上一次计时时间进行查询。其中软件系统采用汇编语言编写程序,包括显示程序,定时中断服务程序,外部中断服务程序,延时程序等,并在W A VE中调试运行,硬件系统利用PROTEUS 强大的功能来实现,简单且易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 关键词:单片机;中断;定时 Abstract:The design of digital electronic stopwatch system is AT89C52 microcontroller as the core device, use the timer / counter timing and counting principles, combined with display circuit, LED digital tube and the external interrupt circuit to design the counter. The software and hardware together organically, allows the system to achieve the five LED display shows the time from 0 to 99.999 seconds, 0.001 seconds precision timing can be correctly timed, while able to record a time and after time on the next time to query a time. Software system which uses assembly language programming, including the display program, timing interrupt service routine, the external interrupt service routines, delay procedures, and WAVE in the debugging and running, the hardware system used to achieve PROTEUS powerful, simple and easy to observe, In the simulation can be observed on the actual working condition. Key words: SCM; break; time 引言:随着科技的飞速发展,电子技术如雨后春笋般地生长变化着,特别是单片机的应用更是无处不在。本文正是基于单片机来设计一个数字电子秒表的文章。同时秒表计时器是电器制造,工业自动化控制,国防,实验室及科研单位理想的计时仪器,它广泛应用于各种继电器,电磁开关、控制器、延时器、定时器等的时间测试。 在刚过去的加拿大的温哥华的冬奥运会上,中国女将王濛在短道速滑500米用了43秒048的成绩夺得了桂冠,而加拿大的选手玛丽安妮的以43秒707的成绩夺得了亚军,只与王濛相差了0.659秒,这种细微的差距,怎样才能计算出来呢?只能用更精确的电子秒表才能区分出来。我就基于这种情况设计了电子秒表。 1概述 1.1设计背景 现在市场上的电子秒表有的利用FPGA设计的秒表,还有用逻辑电路设计的,而我采用的是单片机设计的电子秒表。单片机设计的秒表抗干扰性强,计时精度高。 由于上述原因我设计了基于单片机的电子秒表。 1.2现实意义 随着科技的飞速发展,电子技术如雨后春笋般地生长变化着,特别是单片机的应用更是无处不在。本文正是基于单片机来设计一个数字电子秒表的文章。本设计秒表精度
《单片机数字秒表系统设计》 课程设计 学生姓名:三毛 学号:6100308299 专业班级:自动化084班 指导教师:大毛 二○○六年七月七日
目录 1.课程设计目的 (1) 2.课程设计题目描述和要求 (1) 3.课程设计报告内容 (1) 4.结论 (10) 参考书目 (10)
基于单片机的数字秒表系统 专业: 自动化学号:6100308223 学生姓名:凌益斌指导老师: 王俐 1.课程设计目的 1.1 用AT80C51单片机作为主控制器设计数字秒表系统。 1.2 熟悉AT80C51,74LS164,RX8以及LED数码管的结构和用法。 2.课程设计题目描述和要求 2.1问题描述 设计一个秒表,按“开始”按键,开始计数,数码管显示从00每秒自动加一;按“复位”按键,系统清零,数码管显示00;按“暂停”按键,系统暂停计数,数码管显示当前的计数;按“快加”按键,系统每10ms快速加一,即数码管显示在原先的计数上快速加一。 2.2设计要求 1) 使用两位数码管显示,显示时间00-99秒; 2) 正常计数时,每秒自动加一; 3) 一个开始按键,一个复位按键,一个暂停按键和一个快加按键; 4) 实现计数、复位、清零和快加功能; 5) 单片机通电后,首先初始化,然后进行对按键扫描。开始键用来控制秒表工作的开始;暂停键用来暂停程序的运行;快加键控制快速计数的开始,利用暂停键停止;复位键是用来对程序复位用的,当程序出现死循环或想从00开始重新计时,按下复位键可返回程序开始,重新执行。 3.课程设计报告内容 该实验要求进行计时并在数码管上显示时间,则可利用MCS系列单片机微机仿真实验系统中的芯片8051中的P3.2管脚作为外部中断0的入口地址,并实现“开始”按键的功能;将P3.3作为外部中断1的入口地址,并实现“清零”按键的功能;使用P0口作为段码数据输出控制口,74LS164用作驱动输出控制,P1.1、P1.2口分别实现暂停、快加的功能。显示电路由两位共阴极数码管组成。使用定时器T0实现10ms的定时,进行快加延时;当想实现正常计数时的1s延时,只需要实现40次25ms的定时器T1控制延时就可以实现。其中“开始”按键当开关由1拨向0时开始计时;“清零”按键当开关由1拨向0时数码管清零,此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。 初始状态下计时器显示00,当按下开始键时,外部中断INT0向CPU发出中断请求,CPU转去执行外部中断0服务程序,即开启定时器T0,并且进行100 次计数,当到100次时,即延时1s时,产生一个中断信号,向CPU发出请求,执行计数器加一且送往数码管显示。在计时过程中,只要按下暂停键,即根据 P1.0口电平变化去执行控制程序,关断定时器T0和T1,调用显示子程序,实现
电子科技大学《数字秒表课程设计》 姓名: xxx 学号: 学院: 指导老师:xx
摘要 EDA技术作为电子工程领域的一门新技术,极大的提高了电子系统设计的效率和可靠性。文中介绍了一种基于FPGA在ISE10.1软件下利用VHDL语言结合硬件电路来实现数字秒表的功能的设计方法。采用VHDL硬件描述语言,运用ModelSim等EDA仿真工具。该设计具有外围电路少、集成度高、可靠性强等优点。通过数码管驱动电路动态显示计时结果。给出部分模块的VHDL源程序和仿真结果,仿真结果表明该设计方案的正确,展示了VHDL语言的强大功能和优秀特性。 关键词:FPGA, VHDL, EDA, 数字秒表
目录 第一章引言 (4) 第二章设计背景 (5) 2.1 方案设计 (5) 2.2 系统总体框图 (5) 2.3 -FPGA实验板 (5) 2.4 系统功能要求 (6) 2.5 开发软件 (6) 2.5.1 ISE10.1简介 (6) 2.5.2 ModelSim简介 (6) 2.6 VHDL语言简介 (7) 第三章模块设计 (8) 3.1 分频器 (8) 3.2 计数器 (8) 3.3 数据锁存器 (9) 3.4 控制器 (9) 3.5 扫描控制电路 (10) 3.6 按键消抖电路 (11) 第四章总体设计 (12) 第五章结论 (13) 附录 (14)
第一章引言 数字集成电路作为当今信息时代的基石,不仅在信息处理、工业控制等生产领域得到普及应用,并且在人们的日常生活中也是随处可见,极大的改变了人们的生活方式。面对如此巨大的市场,要求数字集成电路的设计周期尽可能短、实验成本尽可能低,最好能在实验室直接验证设计的准确性和可行性,因而出现了现场可编程逻辑门阵列FPGA。对于芯片设计而言,FPGA的易用性不仅使得设计更加简单、快捷,并且节省了反复流片验证的巨额成本。对于某些小批量应用的场合,甚至可以直接利用FPGA实现,无需再去订制专门的数字芯片。文中着重介绍了一种基于FPGA利用VHDL硬件描述语言的数字秒表设计方法,在设计过程中使用基于VHDL的EDA工具ModelSim对各个模块仿真验证,并给出了完整的源程序和仿真结果。
(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 河南农业大学 《智能仪器设计实习》 秒表设计 题目_______________________ 姓名:______________________________ 指导教师:__________________________ 成绩:_____________________________________ 时间:2014年12月5日 摘要21世纪,单片机的发展非常的迅速。单片机是把主要计算机功能部件都集成 在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多种接口于一体的微控制器,被广泛应
用在智能产品和工业自动化上,而51单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。本设计的数字电子秒表系统采用STC89C5洋片机为中心器件,利用 其定时器计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及独立键盘来设 计秒表,将软、硬件有机地结合起来。 本设计的软件系统是用C语言编写的.包括一个定时器中断,4个独立键盘及软件消抖等。最后做成一个具有打开、关闭、复位、记忆功能的数字秒表。 目录 1引言 (1) 1.1单片机的背景及意义 (1) 2系统分析 (4) 2.1单片机的基本结构 (4) 2.2单片机的选择 (9) 3.秒表的硬件设计 (12) 3.1LED显示电路 (12) 3.2键盘控制电路 (15) 3.3译码器的使用 (16) 3.4单片机晶振和复位电路 (17) 4秒表的软件设计 (19) 4.1C程序整体设计思路 (19) 4.2主程序设计 (20) 4.3中断设计 (21) 5软件调试和结果 (26) 5.1软件调试与烧写 (26) 5.2 硬件仿真 (27)
重庆机电职业技术学院课程设计说明书 设计名称:单片机原理设计 题目:数字电子秒表 学生姓名: X X 专业:电气自动化 班级: 1 班 学号: XXXXXXXXXXXXXXX 指导教师: X X X 日期: 2010 年 6 月 16 日
重庆机电职业技术学院 课程设计任务书 电气自动化专业2008 年级 1 班XX 一、设计题目 数字电子秒表设计 二、主要内容 利用独立式按键AN1(P0.0)启动定时器T0计时,AN2(P0.1)停止用于停止定 时器T0计时,使用2个八段数码管输出记时值,秒钟的计时时间范围在0~99秒内。 三、具体要求 3.1、实验电路连线 ①本实验中要把跳线JP1(板子右上角,LED灯正上方)跳到DIG上,J23(在黄色继电器右上方)接到右端;把跳线J9(紧贴51插座右方,蜂鸣器下方,RST复位键上方)跳到右端;把跳线J6跳到AN端,AN1(P0.0)~ AN4(P0.4),(J6在51插座右下方,4×4键盘左上方)。 3.2、实验说明 ①本实验中要将记时结果送2个数码管中显示,这可通过调用编写的显示子程序来实现,实现过程是:先将记时值一位一位的拆开,分别送到显示缓冲区(片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区用于存放段码数据, 其中32H~35H里面均存放0的段码0DFH)中去,然后调用显示子程序。②与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0-3,并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位,并控制定时器的运行或停止等。本实验中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位,本系统fosc=11.0592MHz,当定时器T0工作在方式1(16位)时,最大定时时间为:216* 0.9216μs= 60397.9776μs;再利用软件记数,当T0中断17次时,所用时间为60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s因此在T0中断处理程序中,要判断中断次数是否到17次,若不到17次,则只使中断次数加1,然后返回,若到了17次,则使电 子秒表记时值加1(十进制),请参考硬件实验四有关内容。③使用独立式按键 AN1(P0.0)~ AN2(P0.1)时要注意采用软件消抖动的方法,一般采用软件延时(10ms)的方法,即通过P0.0和P0.1的输入值的变化控制秒表的启动和停止。 3.3
电子科技大学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 数字逻辑设计 实验报告 实验题目:电子秒表 学生姓名: 指导老师:
一、实验内容 利用FPGA设计一个电子秒表,计时范围00.00 ~ 99.00秒,最多连续记录3个成绩,由两键控制。 二、实验要求 1、实现计时功能: 域值范围为00.00 ~ 99.00秒,分辨率0.01秒,在数码管上显示。 2、两键控制与三次记录: 1键实现“开始”、“记录”等功能,2键实现“显示”、“重置”等功能。 系统上电复位后,按下1键“开始”后,开始计时,记录的时间一直显示在数码管上;按下1键“记录第一次”,次按1键“记录第二次”,再按1键“记录第三次”,分别记录三次时间。 其后按下2键“显示第一次”,次按2键“显示第二次”,再按2键“显示第三次”,数码管上分别显示此前三次记录的时间;显示完成后,按2键“重置”,所有数据清零,此时再按1键“开始”重复上述计时功能。 三、设计思路 1、整体设计思路 先对按键进行去抖操作,以正确的得到按键信息。 同时将按键信息对应到状态机中,状态机中的状态有:理想状态、开始状态、3次记录、3次显示、以及其之间的7次等待状态。 因为需要用数码管显示,故显示的过程中需要对数码管进行片选和段选,因此要用到4输入的多路选择器。 在去抖、计时、显示的过程中,都需要用到分频,从而得到理想频率的时钟信号。 2、分频设计 该实验中有3个地方需要用到分频操作,即去抖分频(需得到200HZ时钟)、计时分频(需得到100HZ时钟)和显示分频(需得到25kHZ时钟)。 分频的具体实现很简单,需首先算出系统时钟(50MHZ)和所需始终的频率比T,并定义一个计数变量count,当系统时钟的上升沿每来到一次,count就加1,当count=T时就将其置回1。这样只要令count=1~T/2时clk=‘0’,count=T/2+1~T时clk=‘1’即可。 3、去抖设计 由于用按键为机械弹性开关,故当机械触点断开、闭合时,按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会马上断开,而是在闭合及断开的瞬
基于单片机的电子时钟设计 摘要 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。 现代生活的人们越来越重视起了时间观念,可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说,时间的不准确会带来非常大的麻烦,所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器,可能会导致误差。 数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中,我们采用LED数码管显示时、分、秒,以24 小时计时方式,根据数码管动态显示原理来进行显示,用12MHz的晶振产生振荡脉冲,定 时器计数。在此次设计中,电路具有显示时间的其本功能,还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧,价格低廉,走时精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受广大消费的喜爱,因此得到了广泛的使用。 关键字:数字电子钟单片机 数字电子钟的背景 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。 目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法
1设计目的 电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计,是模拟电子 技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是: 1、培养理论联系实际的正确设计思想,训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法,提高基于模拟、数字电路等知 识解决电子信息方面常见实际问题的能力,由学生自行设计、自行制作和自行调 试。 3、进行基本技能训练,如基本仪器仪表的使用,常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力,掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 4、培养学生的创新能力。 2设计要求 1.秒表由2位七段LED显示器显示,其中1位显示“ s” ,二位显示“ 0.1s ”,显示分 辩率为0.1 s; 2.计时最大值为9.9s; 3.计时误差不得超过1s; 具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能; 4.主要单元电路和元器件参数计算、选择; 5.画出总体电路图; 6.安装自己设计的电路,按照自己设计的电路,在通用板上焊接。焊接完毕后,应对照电 路图仔细检查,看是否有错接、漏接、虚焊的现象。 7.调试电路 8.电路性能指标测试 9.提交格式上符合要求,内容完整的设计报告
3总体设计 3.1工作流程图 图1工作流程图 图1中1单元为用集成与非门74LS00构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器,有直接置位,复位的功能。 图1中2单元为集成与非门74LS00构成的单稳态触发器,它的职能是为计数器提供清零信号。 图1中555定时器构成了多谐振荡器,是一种性能较好的时钟源。 图1中4单元74LS160构成的计数器/分频器 图1中5单元译码显示单元 3.2原理图: 图1为电子秒表的原理图,按功能可分为5个单元电路进行分析。 其中单元1为基本RS触发器; 单元2为单稳态触发器; 单元3为时钟发生器; 单元4为计数器和分频器; 单元5为译码显示单元。
(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 目录 1 引言 (1) 1.1 课程设计的目的 (1) 1.2 课程设计的内容 (1) 2 EDA、VHDL简介 (1) 2.1 EDA技术 (1) 2.2 硬件描述语言——VHDL (2) 3设计过程 (4) 3.1 设计规划 (4) 3.2 各模块的原理及其程序 (4) 3.2.1控制模块 (5) 3.2.2时基分频模块 (5) 3.2.3计时模块 (6) 3.2.4显示模块 (7) 4系统仿真 (9) 结束语 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录 (16)
1 引言 在科技高度发展的今天,集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活已逐渐崭露头角。大多数电子产品多是由计算机电路组成,如:手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。秒表在很多领域充当一个重要的角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高,尤其是一些科学实验。他们对时间精确度达到了几纳秒级别。 1.1 课程设计的目的 本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上,了解EDA技术,对计算机系统中时钟控制系统进一步了解,掌握状态机工作原理,同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时。通过对数字秒表的设计,进行理论与实际的结合,提高与计算机有关设计能力,提高分析、解决计算机技术实际问题的能力。通过课程设计深入理解计算机结构与控制实现的技术,达到课程设计的目标。 1.2 课程设计的内容 利用VHDL语言设计基于计算机电路中时钟脉冲原理的数字秒表。该数字秒表能对0秒~59分59.99秒范围进行计时,显示最长时间是59分59秒。计时精度达到10ms。设计了复位开关和启停开关。复位开关可以在任何情况下使用,使用以后计时器清零,并做好下一次计时的准备。 2 EDA、VHDL简介 2.1 EDA技术 EDA是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出的电子CAD通用软件包,它根据硬件描述语言HDL完成的设计文件,自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真,直至完成对于特定目
基于EDA的数字秒表 设计论文 班级:11电信二班 同组人员:孙兴义 20111060223 张忠义 20111060240
基于EDA的数字秒表设计 摘要:该设计是用于体育比赛的数字秒表,基于EDA在Quartus II 9.0sp2软件下应用VHDL语言编写程序,采用ALTRA公司CycloneII系列的EP2C8Q208 芯片进行了计算机仿真,并给出了相应的仿真结果。本设计有效的克服了传统的数字秒表的缺点采用EDA技术采取自上而下的设计思路。绘制出了具体的逻辑电路,最后又通过硬件上对其进行调试和验证。该电路能够实现很好的计时功能,计时精度高,最长计时时间可达一个小时。 关键字:数字秒表;EDA;FPGA;VHDL;Quartus II 1引言 在科技高度发展的今天,集成电路和计算机应用得到了高速发展。尤其是计算机应用的发展。它在人们日常生活已逐渐崭露头角。大多数电子产品多是由计算机电路组成,如:手机、mp3等。而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。各种家用电器多会实现微电脑技术。电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表[1]。秒表在很多领域充当一个重要的角色。在各种比赛中对秒表的精确度要求很高,尤其是一些科学实验。他们对时间精确度达到了几纳秒级别。 2 设计要求 (1) 能对0秒~59分59.99秒范围进行计时,显示最长时间是59分59秒; (2) 计时精度达到0.01s; (3) 设计复位开关和启停开关,复位开关可以在任何情况下使用,使用以后计时器清零,并做好下一次计时的准备。设计由控制模块、时基分频模块,计时模块和显示模块四部分组成。各模块实现秒表不同的功能 3 数字秒表设计的目的 本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上,了解EDA技术,对计算机系统中时钟控制系统进一步了解,掌握状态机工作原理,同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时。通过对数字秒表的设计,进行理论与实际的结合,提高与计算
课程设计报告书 题目:数字秒表 系别:电子与信息工程分院 专业:电子信息与工程 作者:学号: 指导老师: 20 年月
目录 一、设计任务 (2) 二、设计框原理及整机概述 (2) 三、各单元电路的设计方案及原理说明 (2) 四、各单元电路的集成电路及使用说明 (3) 五、设计、安装及调试中的体会 (6) 六、对本次课程设计的意见及建议 (7) 附录 (8) 1
数字秒表 一、设计任务书 1.两个按钮,用1、2表示,在数字秒表计数时,开始,暂停和清零做用。 2.数码管显示计时时间。 3.微调电位器对秒表进行调试。 二、设计框图及整机概述 本电路是RS触发器,单稳态触发器,时针发生器及计时器,译码显示单元电路共同组合的应用。U1A,U1B构成基本RS触发器,其作用是启动和停止秒表工作,按动K2,U1A-3为高电平,U1B-6为低电平,计数停止。按动K1,计数清零并开始计数。 三、各单元电路的设计方案及原理说明 1、基本RS触发器 单元I为用集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器,有直接置位、复位的功能。它的一路输出Q作为单稳太触发器的输入,另一跟路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2(接地),则门1输 出=1;门2输出Q=0,K2复位后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,为计数器启动作为准备。由1变0,启动单稳态 触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2、单稳态触发器 图单元II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器,图17-2为各点波形图。 单稳态触发器的输入触发脉冲信号V1由基本RS 触发器端提供,输出负 脉冲V0通过非门加到计数器的清除端R。静态时,门4应处于截止状态,故电阻R必须小于门的关门电阻ROFF。定时元件RC取值不同,输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时,可以省去输入微分电路的RP和CP。 单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。 3、时钟发生器 图中单元III为用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RW,使在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号,当基本RS 触发器Q=1时,门5开启,此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。 4、计数及译码显示 十进制加法计数器74LS160构成电子秒表的计数单元,如图中单元IV所示。 2
数字电子秒表设计总结报告 一. 工作原理 本数字电子秒表设计由启动、清零复位电路、多谐振荡电路、分频计数电路、译码显示电路等组成。如下图所示: 启动清零复位电路主要由U6A 、U6B 、U7B 、U7D 组成,其本质是一个RS 触发器和单稳态触发器。J1控制数字秒表的启动和停止,J2控制数字秒表的清零复位。开始时把J1合上,J2打开,运行本电路,数字秒表正在计数。 当打开J1,合上J2键,J2与地相接得到低电平加到U6B 的输入端,U6B 输出高电平又加到U6A 的输入端,而U6A 的另一端通过电阻R15与电源相接得到高电平,(此时U6B 与U6A 组成RS 触发器),U6A 输出低电加到U7A 的输入端,U7A 被封锁输出高电平加到U5的时钟端,因U5不具备时钟脉冲条件,U5不能输出脉冲信号,因此U3、U4时钟端无脉冲而停止计数。当J1合上时,打开J2键,J1与地相接得到低电平加到U6A 的输入端,U6A 输出高电平加到 U6B
的输入端,U6B输出低电平加至U7B,使U7B输出高电平,因电容两端电压不能跃变,因此在R7上得到高电平加到U7D输入端,U7D输出低电平(进入暂态)同时加到U3、U4、U5的清零端,使得U3、U4的Q D---Q A输出0000,经U1、U2译码输出驱动U9、U10显示“00”。因为U7B与U7D组成一个单稳态电路,经过较短的时间,U7D的输出由低电平变为高电平,允许U3、U4、U5计数。同时U6A输出高电平加到U7A的输入端,将U7A打开,让555的3脚输出100KHZ的振荡信号经U7A加到U5的时钟脉冲端,使得U5具备时钟脉冲条件,U5的9、10、7脚接高电平,U5构成十分频器,对时钟脉冲计数。当U5接收一个脉冲时,U5内部计数加1,如果U5接收到第十个脉冲时,U5的15脚(RCO端)输出由低电平跳变为高电平作为U4的时钟脉冲,从而实现了对振荡信号的十分频,产生周期为0.1S的脉冲加至U4的时钟端。U4的9、10、7脚接高电平,当U4接收到来自U5的脉冲时,U4的Q D---Q A输出0001加到U2的DCBA端,经U2译码输出1001111经电阻R8~R14驱动数码管U10显示,此时数码管显示“1”,当U4计数到1001时,U4的15脚输出高电平接到U7C,经反相后得到低电平,加到U3的时钟脉冲端,U3A不具备时钟脉冲条件,当U4再接收一个脉冲时,U4的输出由1001翻转为0000,此时U4的15脚输出低电平通过U7C反相输出高电平,从而得到一上升沿脉冲加至U3的时钟端,使得U3的Q D---Q A输出0001加到U1的DCBA输入端,经U1译码输出100111,经电阻R1~R7驱动数码管U9,数码管显示“1”。如此循环的计数,最后数码管U9、U10显示最大值99即9.9秒。 由集成块555、电阻R19、R18、电容C1、C2组成多谐振荡器,当接通电源,电源通过电阻R19与R18对电容C2进充电,当UC2上升到2/3VCC时,集成块555的3脚输出低电平,内部三极管导通,C2通电阻R19进行放电,当UC2下降到1/3VCC时,内部三极管截止,集成块555的3脚输出高电平,接着电源又通过电阻R19与R18对电容C2进充电,当UC2上升到2/3VCC时,集成块555的3脚输出低电平,如此循环的充、放电,555的3脚输出100HZ的矩形方波信号加到U7A的输入端。