數(shù)字秒表的仿真與制作優(yōu)質(zhì)資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)質(zhì)資料，歡迎下載）

數(shù)字秒表的仿真與制作優(yōu)質(zhì)資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)質(zhì)資料，歡迎下載）課程設計任務書學生姓名：王吉陽專業(yè)班級：電信1005指導教師：工作單位：信息工程學院題目:數(shù)字秒表的設計仿真與制作初始條件：利用集成譯碼器、計數(shù)器、定時器、脈沖發(fā)生器和必要的門電路等器件設計實現(xiàn)數(shù)字秒表的功能。用數(shù)碼管顯示時間計數(shù)值。（也可以用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)）要求完成的主要任務:（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設計工作量：1周內(nèi)完成對數(shù)字秒表的設計、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術要求：=1\*GB3①設計一個能測量8名運動員短跑成績的數(shù)字秒表。要求用四位數(shù)碼管顯示時間，格式為00：00s。=2\*GB3②秒表設置9個開關輸入（清零開關1個和記錄開關8個）。按下“記錄”開關，則將當前計數(shù)時間暫存并顯示在數(shù)碼管上。③確定設計方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設計分電路，畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。3、查閱至少5篇參考文獻。按《武漢理工大學課程設計工作規(guī)范》要求撰寫設計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應符合繪圖規(guī)范。時間安排：1、第1~2天，查閱相關資料，學習設計原理。2、第3~4天，方案選擇和電路設計仿真。3、第4~5天，電路調(diào)試和設計說明書撰寫。4、第6天，上交課程設計成果及報告，同時進行答辯。指導教師簽名：年月日系主任（或責任教師）簽名：年月日1protues軟件簡介32方案設計與選擇42.1方案一：基于單片機系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字秒表42.2方案二：基于組合邏輯電路的設計實現(xiàn)數(shù)字秒表43電路圖設計43.1計數(shù)電路設計43.2譯碼器及數(shù)碼管顯示電路的設計63.3鎖存器電路的設計73.4防抖動開關的設計83.5時鐘脈沖發(fā)生器94protues仿真104.1電路原理圖105硬件焊接115.1元件清單115.2焊接實物圖116參考文獻141protues軟件簡介Proteus軟件是來自英國Labcenterelectronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有近20年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，Proteus能夠很容易的為用戶建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。Proteus產(chǎn)品系列也包含了革命性的VSM技術，用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。不愧為一款非常優(yōu)秀的單片機仿真軟件。Proteus組合了高級原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被《電子世界》在其對PCB設計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品—“TheRoutetoPCBCAD”。Proteus產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的VSM技術,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進行交互仿真。其功能模塊:—個易用而又功能強大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真;ARESPCB設計.PROSPICE仿真器的一個擴展PROTEUSVSM:便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協(xié)同仿真。此外，還可以結合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤，開關，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型.》支持許多通用的微控制器,如PIC,***R,HC11以及8051.》交互的裝置模型包括:LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤,》強大的調(diào)試工具,包括寄存器和存儲器,斷點和單步模式》IARC-SPY和KeiluVision2等開發(fā)工具的源層調(diào)試》應用特殊模型的DLL界面-提供有關元件庫的全部文件

Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。2方案設計與選擇2.1方案一：基于單片機系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字秒表利用C51單片機控制外圍電路，通過編程定時計數(shù)，數(shù)碼管顯示，以及軟件編程方法實現(xiàn)防抖動開關控制清零，啟動，記錄。從而實現(xiàn)數(shù)字秒表功能。優(yōu)點:實現(xiàn)的外圍硬件電路設計簡單，利用C語言編程的可移植性較強。缺點：對C語言的編程能力要求高，需要重復調(diào)試程序來實現(xiàn)數(shù)字秒表的基本功能，調(diào)試電路的工作量大。2.2方案二：基于組合邏輯電路的設計實現(xiàn)數(shù)字秒表通過組合邏輯電路的設計，包括計數(shù)器，譯碼器，鎖存器，數(shù)碼管，以及555定時器設計的脈沖發(fā)生器和門電路各個模塊的硬件電路設計實現(xiàn)數(shù)字秒表的基本功能。優(yōu)點：減少電路調(diào)試的時間，通過仿真可以確定電路的基本線路。缺點：對各個芯片的選擇要求準確，設計電路圖較復雜，制作硬件的條件要求高。對組合邏輯電路設計的基本方法要熟悉。3電路圖設計本次課程設計選擇基于組合邏輯電路的設計實現(xiàn)數(shù)字秒表3.1計數(shù)電路設計圖1選擇芯片74LS90時鐘脈沖信號從CKA輸入，CKB連接Q0端，即可實現(xiàn)十進制計數(shù)；利用兩片74LS90的級聯(lián)即可實現(xiàn)60進制的記數(shù)功能，將Q3端連接下個芯片的時鐘輸入端CKA，將下一個芯片的Q1,Q2端分別連接到兩個芯片的清零端，R0(1),R0(2)。以此即可實現(xiàn)數(shù)字秒表的基本記數(shù)功能。74LS90的功能表如圖2圖23.2譯碼器及數(shù)碼管顯示電路的設計圖3選擇74LS48譯碼器驅動七段數(shù)碼管，數(shù)碼管選用共陰極，電路連接如圖4所示。74LS48中BI/RBO,RB1,LT為使能端，當全為高電平時，譯碼器正常工作。數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g端分別連接譯碼器的QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG端。譯碼器和數(shù)碼管之間連接電阻值為5.1k的限流電阻。74LS48的功能表如圖4圖4共陰極七段數(shù)碼管連接原理圖如圖5圖53.3鎖存器電路的設計鎖存器選用74HC573芯片，LE為使能控制端，OE接低電平表示鎖存器正常工作。鎖存器的主要功能是鎖存暫停時數(shù)碼管上顯示的運動員數(shù)據(jù)。通過防抖動開關來控制記錄運動員的數(shù)據(jù)。鎖存器設計電路圖如圖6所示圖674HC573功能表如圖7所示圖73.4防抖動開關的設計利用與非門電路設計消抖動開關設計電路圖如圖8所示利用基本與非門構成的防抖動開關，當開關從上撥到下時，離開上還未到下時，輸入R=1S=1，電路處于保持階段，總的輸出不變，Q=0。到達下時，則R=1，S=0。電路置1，而開關在接觸下之后，短時間出現(xiàn)微小的抖動而造成與下多次接通和斷開，因此造成R,S不斷在R=1，S=1和Ｒ＝１，Ｓ＝０之間變化，但輸入信號并不影響輸出信號。從而達到防抖動的目的。圖83.5時鐘脈沖發(fā)生器555組成的多些振蕩器可以組成各種時鐘脈沖發(fā)生器。如下圖8的電路圖，可以產(chǎn)生脈沖可調(diào)的矩形脈沖發(fā)生器，改變電容C可以獲得超常時間的低頻脈沖，調(diào)節(jié)電位器RP可以的到任意頻率的脈沖如秒脈沖。由于電容C的充放電時間不等，輸出矩形脈沖的占空比隨頻率變化。F=1/[1.43(R1+2R2)]。下圖為頻率為100HZ的脈沖信號發(fā)生器。圖9圖14protues仿真4.1電路原理圖圖115硬件焊接5.1元件清單名稱型號數(shù)量備注鎖存器74HC5732焊錫電路板，導線，烙鐵，焊錫絲，芯片底座，單刀開關，發(fā)光二極管，電阻，電容若干?；蜷T74LS324與非門74LS20（2輸入）6555定時器NE5551計數(shù)器74LS904譯碼器74LS484七段數(shù)碼管共陰極45.2焊接實物圖圖12圖136參考文獻[1]謝自梅.電子線路設計.武漢：華中科技大學出版社，2000[2]華中科技大學電子技術課程組編，康華光主編.數(shù)字電子技術基礎（第五版）北京：高等教育出版社，1986年[3]MarkNHorenstein.MicroelectronicCircuitsandDevices.2nded.NewJersey:Prentice-HallInc,1996[4]AdelSSedraandKenethCSmith.MicroelectronicCircuit.4rded.NewYork:OxfordPress,1998[5]伍時和，《數(shù)字電子技術基礎》，清華大學出版社，2004本科生課程設計成績評定表姓名性別專業(yè)、班級課程設計題目：課程設計答辯或質(zhì)疑記錄：成績評定依據(jù)：最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字：年月日課題設計論文課題名稱:簡易秒表的制作班級：P14電氣2班姓名：潘娟康盼紅學號：202103170131202103170130指導教師：李紅艷2021年12月28日一、設計任務與設計要求1、設計任務用8051單片機設計4位LED數(shù)碼管顯示“分值”和“秒值”。2、設計要求用8051單片機，采用動態(tài)掃描的方式，用4位LED數(shù)碼管顯示秒值，晶振采用6赫茲。具體要求如下：a.從右向左顯示秒值的個位、十位，分值的各位和十位，個位能向十位進位。b.上電后首先顯示00.00，表示從00.00秒開始計時，當時間顯示到59.59時，4位顯示都清零從頭開始。c.以三個獨立式按鍵實現(xiàn)復位、啟動、停止。二、設計方案本設計分為時鐘電路、復位電路、顯示電路和單片機四大部分，這些模塊中單片機占主控地位。時鐘電路常用的有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，但因為本設計中只需要一片單片機，所以采用內(nèi)部時鐘方式。復位電路中的“復位”按鈕是按鍵手動復位，它有電平和脈沖兩，種方式，本設計選擇了按鍵電平復位電路，顯示電路所用的數(shù)碼管有共陰和共陽之分，不管使用何種數(shù)碼管，P0口作為I/O使用時都是需要上拉電阻才能驅動數(shù)碼管。另外，因為單片機的4個并行I/O口的輸出電流一般是1mA,短路電流為4mA左右，而數(shù)碼管的最少驅動電流也需要10mA，因而不管在使用共陰數(shù)碼管時，單片機輸出口也必須使用上拉電阻提高輸出電流，才能驅動數(shù)碼管。為了使電路簡單化，本設計選用共陽數(shù)碼管。使用動態(tài)顯示方式是將所有顯示位的段碼線的相應段并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而各位的共陰或共陰極分別由相應的I/O線控制，形成各位的分時選通。根據(jù)硬件設計，由單片機的p2口控制位碼輸出，p0口控制段碼輸出。動態(tài)顯示程序中，在單片機內(nèi)部RAM中設置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內(nèi)待顯示數(shù)據(jù)轉換成相應的段碼，再將段碼通過8051的p0口輸出：位碼數(shù)據(jù)由累加器循環(huán)左移指令產(chǎn)生，再通過p2口輸出。整體程序主要分為3部分：主程序、顯示子程序、和定時器中斷程序。主程序主要是初始化部分和不斷調(diào)用動態(tài)顯示子程序部分。動態(tài)顯示子程序完成4位LED的輪流位掃描，它被主程序不斷調(diào)用，以保證穩(wěn)定可靠的顯示。顯示時間的刷新由定時器中斷產(chǎn)生，定時器每秒50ms中斷一次，當中斷20次后（即1s后），對時間單元（秒計數(shù)單元、分計數(shù)單元）進行更新，然后通過拆字子程序將時間單元里面的十六進制數(shù)拆開為兩個BCD碼，并送到顯示緩沖區(qū)。返回主程序后顯示緩沖區(qū)的待顯示數(shù)據(jù)被刷新一次，數(shù)碼管相應的顯示數(shù)值也就隨之發(fā)生變化。通過鍵盤掃描方式取得KE0、KE1、KE2的鍵值，用鍵盤的中斷處理程序實現(xiàn)秒表的啟動、停止、復位。三、主要硬件電路設計1、單元電路設計（1）時鐘電路注：//單元電路設計中的網(wǎng)絡標號的數(shù)字即為單片機的管腳//時鐘電路如圖所示，時鐘電路的晶振頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機的運行速度也就越快。晶振頻率根據(jù)設計需要設為6MHz，又根據(jù)諧振性質(zhì)，電路中的電容C1、C2選擇為30pF左右。該電容的的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。（2）復位電路復位電路如圖所示，單片機復位條件是，必須使RST\VPD或RST引腳9加上持續(xù)2個機器周期的高電平。在本次設計中時鐘頻率為6MHz,每個機器周期為2us，則需要4us以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。（a）為上電復位電路，它是利用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。只要保證RST為高電平的時間大于兩個機器周期，便能正常復位。（b）為按鍵復位電路，該電路除了具有上電復位功能外，若要復位只需按圖中的RESET鍵，此時電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個復位高電平。（3）顯示電路4位LED顯示的位碼由單片機的P2口輸出，段碼由P0口輸出，P2口線與LED之間接有500歐母限流電阻；LED為共陽極數(shù)碼管，顯示方式為動態(tài)顯示方式；3個按鍵可以采用獨立式鍵盤，其中兩個按鍵分別連接到外部中斷INT0、INT1，第3個按鍵連接到定時器1的T1端口，以中斷方式實現(xiàn)鍵盤的掃描。動態(tài)顯示程序中，在單片機內(nèi)部RAM中設置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內(nèi)待顯示數(shù)據(jù)轉換成相應的段碼，再將段碼痛過8051的P0口輸出；位碼數(shù)據(jù)由累加器循環(huán)左移指令產(chǎn)生，再通過P2口輸出。2、電路元件介紹51單片機的引腳圖8051微控制器屬于MCS-51系列，自1980年開始由inter公司設計以來，由于其完善的指令集，在嵌入系統(tǒng)中占有很大的市場。其資源包括8K的程序存儲器，1K的數(shù)據(jù)存儲器，兩個16bit的計數(shù)控制器和四組八位的通用I\O口。CPU結構:8051內(nèi)部CPU是一個字長為二進制8位的中央處理單元，也就是他對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進行的。8051內(nèi)部CPU也是由運算器、控制器和專用寄存器組三部分電路組成。存儲器：標準8501單片機在物理上有4個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。I\O輸入、輸出端口：1、P0.0~P0.7P0口位雙向口線（在引腳的39—32號端子）。2、P1.0~P1.7P1口8位雙向口線（在引腳的1—8號端子）。3、P2.0~P2.7P2口8位雙向口線（在引腳的21—28號端子）。4、P3.0~P3.7P3口8位雙向口線（在引腳的10—17號端子）其中單片機的P3口有第二功能：8051單片機P0、P1、P2、P3口介紹：P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，P0口被分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。RST——復位端：當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。數(shù)碼管數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管構成數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極二種結構。共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常接高電平，其他管腳接段驅動電源輸出端。當某段驅動電源的輸出端為低電平時，該端所連接的字段導通并點亮。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常接低電平，其他管腳接段驅動電源輸出端當某段驅動電路的輸出端為高電平時，該端所連接的字段導通并點亮。元件清單元件名稱數(shù)量備注元件名稱數(shù)量備注數(shù)碼管4塊80c511塊按鈕3個電容2個33pF電阻2個電容1個100uF晶振1個6MHz四、主要軟件電路設計1、資源分配表名稱地址分配用途初始化值MSEC20H定時器50ms計數(shù)單元14HSECOND21H秒計數(shù)單元00HMIN22H分計數(shù)單元00H30H～35H顯示緩沖區(qū)30H：秒的個位31H秒的十位32H：分的個位33H分的十位00H40H以上堆棧區(qū)2、程序流程圖顯示子程序流程圖主程序流程圖開始顯示子程序流程圖主程序流程圖開始定時器中斷初始化秒單元初始化顯示緩沖區(qū)初始化子程序入口保護現(xiàn)場顯示初始化查表取字型碼段碼送p0口位碼送p2口延時顯示位碼右移顯示緩沖區(qū)下一位四位顯示完？保護現(xiàn)場返回啟動定時器調(diào)用顯示子程序定時器中斷子程序1s到嗎？定時器中斷子程序1s到嗎？調(diào)用拆字子程序60分到嗎？恢復現(xiàn)場調(diào)用拆字子程序調(diào)用拆字子程序置定時器初始值保護現(xiàn)場中斷入口調(diào)用拆字子程序60s到嗎？秒清0調(diào)用拆字子程序分單元加1調(diào)用拆字子程序分單元清0返回置50ms計數(shù)初始值秒加1源程序設計如下：MSECEQU20HSECONDEQU21HMINEQU22HORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPKE1ORG000BHAJMPCONTORG0013HAJMPKE0ORG001BHAJMPKE2MAIN:MOVTMOD,#61HMOVTH0,#9EHMOVTL0,#58HMOVTH1,#0FFHMOVTL1,#0FFHMOVSECOND,#00HMOVMIN,#00HMOVMSEC,#14HMOVSP,#3FHMOV30H,#00HMOV31H,#00HMOV32H,#00HMOV33H,#00HMOVIE,#8FHSETBTR1START:LCALLDISPSJMPSTARTDISP:MOVR0,#30HMOVR7,#00HMOVR2,#04HMOVR3,#08HMOVA,@R0MOVP2，#0FFHDISP1:MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVA,R3MOVP2,ADJNZR7,$DJNZR7,$RRAMOVR3,AINCR0MOVA,@R0DJNZR2,DISP1RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB92H,82H,0F8H,80H,90HCONT:PUSHACCMOVTH0,#9EHMOVTL0,#58HDJNZMSEC,RNMOVMSEC,#14HINCSECONDMOVA,SECONDMOVR1,#31HLCALLBINBCDMOVA,SECONDCJNEA,#60,RNMOVA,#00HMOVSECOND,AMOVR1,#31HLCALLBINBCDMOVA,MINCJNEA,#60,RNMOVA,#00HMOVMIN,AMOVR1,#33HLCALLBINBCDRN:POPACCRETIBINBCD:MOVB,#10HDIVABMOV@R1,ADECR1MOVA,BMOV@R1,AKE0:SETBTR0RETIKE1:CLRTR0RETIKE2:MOVSEC,#00HMOV30H,#00HMOV31H,#00HMOV32H,#00HMOV33H#00HRETIEND設計總結首先，通過這次應用系統(tǒng)設計，在很大程度上提高了自己的獨立思考能力和單片機的專業(yè)知識，也深刻了解寫一篇應用系統(tǒng)的步驟和格式，有過這樣的一次訓練，相信在接下來的日子我們都會了，而且會做得更好。寫完這篇設計報告，我思考了很多關于單片機的設計問題。首先是一個能夠實際用于生產(chǎn)的設計的完成，單片機設計也是需要團隊合作的，一個大的，完美的系統(tǒng)不太可能由一個人獨力完成。然后單片機設計成本控制是一個非常重要的部分，單片機的特點之一是價格便宜。還有功耗控制，功耗控制好第一是省電，第二是能提高穩(wěn)定性，因為電流大的會發(fā)熱，發(fā)熱高會引起諸多問題。單片機在我們的生活中已經(jīng)無處不在，家用電器基本上都是有單片機做控制電路的。比如全自動洗衣機，遙控器等等。電腦上的每一個部件也是一個單片機。在這里舉例這么多單片機是為了說明單片機市場大。作為新時代的大學生，我們不可以學了技術不知道怎么轉化為實際產(chǎn)品，要學以致用才行。課程名稱：數(shù)字電子技術課程設計題目：電子秒表電路學生姓名：專業(yè)：班級：學號：指導教師：日期：年月日電子秒表電路一、設計任務與要求要求設計一個數(shù)字秒表，用于短時間測量，適用于田徑比賽等競技場合計時使用。（1）計時范圍：0~10分鐘（2）顯示分辨率為1s／10。（3）用一只按鈕開關控制三種工作狀態(tài)，即：清零計時停止 二、方案設計與論證實驗要求設計一個用于短時間測量的電子秒表，根據(jù)學過的相關知識可以知道和題目的要求，電路應該分為分為3個部分，分別是計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路、計數(shù)電路、和狀態(tài)控制電路。電路的框圖描述如下圖：由上面的電路模塊圖，我們討論得到下面兩個方案方案一、用一個555定時器做出多諧振蕩電路為計數(shù)電路提供計數(shù)脈沖，通過調(diào)節(jié)外圍電阻R1、R2和電容C的值使振蕩電路產(chǎn)生10Hz的計數(shù)脈沖（即周期為0.1秒的信號）。用74LS160計數(shù)器做成3級計數(shù)電路，分別是十進制的0.1秒計數(shù)電路、60進制的秒計數(shù)電路和十進制的分計數(shù)電路。用74LS160做成3進制計數(shù)電路并配合74139二線四線譯碼器做成狀態(tài)控制電路，使計數(shù)電路在清零、計數(shù)、停止3個狀態(tài)之間轉換。方案二、用石英晶體構成石英晶振脈沖發(fā)生器。計數(shù)電路是74LS160串接構成的600進制計數(shù)器最多可以計數(shù)到600秒（10分鐘）這樣控制起來比較方便、控制電路同方案一。最終方案：方案一。由于對方案二的石英晶振電路原來不是很熟悉，并且方案二的計數(shù)顯示不符合人的一般思維方式，因此選用方案一作為最終方案。單元電路設計與參數(shù)計算根據(jù)上面的討論，方案包含3大單元：計數(shù)電路、狀態(tài)控制電路、計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路。下面分別對個單元進行設計和參數(shù)的計算。計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路由于555定時器在數(shù)字電子和模擬電子中都要重要的應用，并且使用起來比較簡單，只需接少量的電阻電容等外圍元件，就可以構成施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧振蕩電路，所以本方案最終選用了555定時器來做計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路。555定時器的功能表：通過對上面功能表的分析，可以用以下的典型多諧振蕩電路。電容C充電時間t1=(R1+R2)Cln(Vcc-Vt-)/(Vcc-Vt+)=(R1+R2)Cln2<1>放電時間t2t2=R2Cln(0-Vt+)/(0-Vt-)=R2Cln2<2>電路的振蕩周期T=t1+t2=（R1+2R2）Cln2<3>由于設計要求秒表的分辨率為0.1秒，所以這里要設置振蕩周期T=0.1S由<3>式并假定C=3uF,則：R1+2R2=T/Cln2=0.1/(3×10-6×ln2)≈48090Ω最終取R1=8090Ω,R2=20KΩ，C=3uF(2)74LS160和139二線四線譯碼器構成的狀態(tài)控制電路74LS160功能表CLKRD'LD'EPET工作模式×0×××置0↑10××預置數(shù)×1101保持×11×0保持(c=0)↑1111計數(shù)74HC139的真值表輸入輸出G'A1A0Y'3Y'2Y'1Y'01××11110001110001110101010110110111由上面的功能表為依據(jù)可以設計下面的控制電路：由于電子秒表有清零、計數(shù)、停止三個狀態(tài)。本方案利用74LS160構成一個三進制計算電路，由于74160采用異步置零方式，所以用計數(shù)器的第四個狀態(tài)，即0011通過一個與非門譯出一個地電位作為控制器的清零信號，使控制器循環(huán)于0000、0001和0010之間，對應于秒表的3個控制狀態(tài)。而控制計數(shù)電路的計數(shù)脈沖是通過一個常開開關接VCC構成，每按一下開關，計數(shù)器便接收到一個下降沿，從而跳到另一個狀態(tài)。(3)74160構成的計數(shù)電路由于74LS160是十進制計數(shù)器，采用異步置零方式。按設計要求，0.1秒計數(shù)和分鐘計數(shù)部分都是十進制，所以0.1秒計數(shù)部分和分鐘計數(shù)部分只需用控制電路的清零信號來清零即可，每當0.1秒計時電路和分鐘計數(shù)電路到達10，或者接收到控制電路的清零信號就清零。而秒計數(shù)部分需要本身的60進制清零信號和控制電路的清零信號來置零，所以U3和U4用或非門來接收這兩個清零信號，只要秒計數(shù)到達60或者控制電路發(fā)送了清零信號，秒計時電路都會清零。秒計數(shù)電路的60進制清零信號是當十位為6時發(fā)出的。同時對于所有的74LS160計數(shù)器的ET端(圖中為ENT端)，由控制電路的74139譯碼器輸出來控制，ET為0時保持，ET為1時計數(shù)，計數(shù)電路在計數(shù)狀態(tài)和保持狀態(tài)之間變換。計數(shù)電路下面是各部分的大圖0.1秒計數(shù)電路分計數(shù)電路秒計數(shù)電路四、總電路工作原理及元器件清單1．電子秒表總體電路2、電路完整工作過程描述（總體工作原理）整個電路通電后，由于控制電路的計數(shù)器初始狀態(tài)是從0000然后是0001再到0010，經(jīng)過二線四線譯碼器，譯碼后譯碼器的輸出端Y3Y2Y1Y0對應的狀態(tài)分別是HHHL、HHLH、HLHH(H代表高電位，L代表地電位)。因為所有的計數(shù)器ET端都接到了74HC139的Y1端，Y3接到0.1秒計數(shù)電路和分鐘計數(shù)電路的清零端，