簡(jiǎn)易數(shù)字秒表1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求：1.1課題說(shuō)明：在體育比賽、時(shí)間準(zhǔn)確測(cè)量等場(chǎng)合通常要求計(jì)時(shí)精度到1%秒〔即10ms〕甚至更高的計(jì)時(shí)裝置，數(shù)字秒表是一種精確的計(jì)時(shí)儀表，可以擔(dān)當(dāng)此任。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)以數(shù)字方式顯示的計(jì)時(shí)器，即數(shù)字秒表。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：數(shù)字秒表需求分析，信號(hào)及屬性定義；電路原理設(shè)計(jì)、分析、參數(shù)計(jì)算，畫(huà)出電路原理圖；電路安裝與實(shí)驗(yàn)測(cè)試。1.3設(shè)計(jì)要求：量程99.99S，計(jì)時(shí)精度1%秒，計(jì)時(shí)結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示，十進(jìn)制格式；設(shè)置啟動(dòng)、去除信號(hào)，去除信號(hào)使輸出結(jié)果，使電路復(fù)位到初始狀態(tài)；設(shè)置暫停、停止信號(hào)，暫停、停止時(shí)均保持當(dāng)前結(jié)果，直到去除信號(hào)有效時(shí)止；1.4總體設(shè)計(jì)思路：數(shù)字秒表由4個(gè)局部組成：精確的時(shí)鐘源、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、七段碼或液晶顯示電路。時(shí)鐘源產(chǎn)生符合精度要求的基準(zhǔn)時(shí)鐘，本設(shè)計(jì)中取10毫秒即可。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器需要4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)十進(jìn)制位，輸出為BCD碼。假設(shè)采用七段碼顯示器那么譯碼器完成BCD到七段碼的譯碼，由4位顯示電路動(dòng)態(tài)顯示結(jié)果。綜上所述，數(shù)字秒表應(yīng)具有以下結(jié)構(gòu)〔如圖1所示〕：譯碼驅(qū)動(dòng)電路顯示電路高位計(jì)數(shù)器低位計(jì)數(shù)器基準(zhǔn)時(shí)鐘電路輸入控制邏輯 四譯碼驅(qū)動(dòng)電路顯示電路高位計(jì)數(shù)器低位計(jì)數(shù)器基準(zhǔn)時(shí)鐘電路輸入控制邏輯無(wú)圖12.單元電路設(shè)計(jì)：2.1分頻、進(jìn)位功能的實(shí)現(xiàn)：數(shù)字秒表由四局部組成：精確的時(shí)鐘源，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼器，七段碼顯示電路。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，74ls90芯片具有2-5-10進(jìn)制功能，由5片74ls90芯片構(gòu)成分頻、計(jì)數(shù)電路，第一片74ls90芯片將直接輸入的1000HZ脈沖源分成100HZ，后四片74ls90芯片再逐次進(jìn)行10H、1HZ、0.1HZ的分頻工作，與此同時(shí)后4片74ls90芯片組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器與四個(gè)終端顯示由七段譯碼顯示器連接以顯示電路輸出結(jié)果。74ls90功能表：CPaQ3Q2Q1Q001234567890000000011000011110000110011000101010101圖274ls90管腳圖表174ls90BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序2.2分頻電路如圖3：圖32.3計(jì)數(shù)電路：此電路需要4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，4個(gè)計(jì)數(shù)器由低位到高位連接起來(lái)，每一級(jí)的輸入脈沖是前一級(jí)的十分之一，輸出那么需要正確連接七段碼顯示電路，其電路如圖4。圖4〔注：12，9，8，11腳分別接數(shù)碼管〕2.4計(jì)數(shù)、清零功能的實(shí)現(xiàn)：將CKB與Q0相連，時(shí)鐘脈沖從CKA輸入，構(gòu)成8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74ls90有兩個(gè)清零端R0(1)、R0(2)和兩個(gè)置九端R9(1)、R9(2)。在此電路中僅使用其清零功能見(jiàn)表2：R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)Q3Q2Q1Q01 10X1 1X0XX11000000001001X0X00X0X0XX0X00X計(jì)數(shù)表2當(dāng)R0(1)R0(2)都接高電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)清零功能。當(dāng)R0(1)R0(2)都接低電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。故將4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的R0(1)R0(2)相連，由開(kāi)關(guān)S2控制，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和清零功能。2.5開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路如圖5：1圖5當(dāng)S1翻開(kāi)時(shí)，脈沖不可以通過(guò)與門，計(jì)數(shù)電路就會(huì)停止，實(shí)現(xiàn)暫停功能，當(dāng)S1閉合時(shí)，恢復(fù)計(jì)數(shù)；當(dāng)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，R0(1)R0(2)都接低電平，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。當(dāng)S1閉合，S2閉合時(shí)，R0(1)R0(2)都接高電平，實(shí)現(xiàn)清零功能。將S1和S2想與是為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)電路處于暫停狀態(tài)時(shí)不能使用清零功能。2.6總體電路設(shè)計(jì)：把三局部電路連接起來(lái)就得到了整個(gè)秒表的電路圖〔如圖6〕。圖6首先將S1置為閉合狀態(tài)，S2置為閉合狀態(tài)，秒表顯示為四個(gè)0，即清零狀態(tài)；這時(shí)如果突然將S2斷開(kāi)，那么秒表開(kāi)始工作，如果再將S1斷開(kāi)的話，秒表就會(huì)暫停；要想將秒表清零，先把S1閉合，再將S2閉合即可。3實(shí)驗(yàn)總結(jié)和心得體會(huì)：通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，把我們?cè)谡n堂上學(xué)到的數(shù)字電路知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。如各種常見(jiàn)芯片的功能，各種組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)，在此次設(shè)計(jì)中，當(dāng)然會(huì)遇到許多問(wèn)題，畢竟這是第一次做一個(gè)很實(shí)際的硬件的器件。在進(jìn)行一個(gè)綜合性的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮問(wèn)題，如想用其他信號(hào)來(lái)控制一個(gè)信號(hào)，就要考慮到和這個(gè)信號(hào)直接或間接關(guān)系的信號(hào)，必須是最重要相關(guān)的信號(hào)，然后用真值表來(lái)解決他們的關(guān)系，通過(guò)門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)我們拿到一個(gè)課題時(shí)，一定要先仔細(xì)分析要求，然后做出總體設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)一步細(xì)化各單元電路，最后將整個(gè)電路組合在一起，畫(huà)出最終的邏輯電路圖。下來(lái)就是在實(shí)際動(dòng)手連接電路時(shí)的問(wèn)題，由于種種客觀方面的原因，導(dǎo)致我們連電路的時(shí)候要非常的仔細(xì)，盡量一次成功，畢竟連好再回來(lái)查已經(jīng)是非常的麻煩了，那花的就是大功夫了。最后，在通過(guò)這兩個(gè)禮拜地設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，讓我真正理解了書(shū)本上知識(shí)，也讓我知道我們課本上的知識(shí)在實(shí)際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)踐，相互關(guān)系。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，我明白自己該學(xué)習(xí)那個(gè)方面，重點(diǎn)是什么？我也掌握的了在理論中遇到問(wèn)題，應(yīng)該怎樣去解決，在實(shí)際中遇到迷團(tuán)應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試。4參考文獻(xiàn):〔1〕謝自美《電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試〔第三版〕》〔2〕合肥工業(yè)大學(xué)數(shù)字電路課程組編《實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》〔3〕王毓銀《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》數(shù)字尾燈控制器1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求：1.1課題說(shuō)明：汽車通常用尾燈來(lái)指示當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，如左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、緊急停車、夜間行駛、夜間停車等，有限個(gè)狀態(tài)可用假設(shè)干個(gè)燈的組合表示，通常是：右轉(zhuǎn)彎時(shí)右燈閃爍，左轉(zhuǎn)彎時(shí)左燈閃爍，緊急停車左右燈同時(shí)閃爍，夜間行車時(shí)左右小紅燈長(zhǎng)亮，平安停車所有燈全熄滅。1.2設(shè)計(jì)要求：(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求能反映出左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、夜間行車、緊急停車、平安停車等狀態(tài)。(2)燈的閃爍頻率符合人的視覺(jué)習(xí)慣，1-2HZ左右。(3)按要求完成實(shí)驗(yàn)。1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：〔1〕控制需求分析，信號(hào)及屬性定義。〔2〕燈位置、數(shù)量以及變化規(guī)律的設(shè)計(jì)。〔3〕電路原理設(shè)計(jì)分析，畫(huà)出電路原理圖?！?〕電路安裝與實(shí)驗(yàn)調(diào)試。2.設(shè)計(jì)方案2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理：汽車尾燈控制器由時(shí)鐘發(fā)生電路、分頻電路、譯碼電路、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及終端顯示電路五局部組成。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，74ls90具有分頻功能，分頻電路由三片74ls90芯片組成，最終分頻為1HZ。74ls738芯片及四個(gè)與門組成譯碼電路，74ls138芯片A0、A2輸入端接入輸入脈沖，A2端接低電平輸出端，Y0、Y1、Y4、Y5分別與四個(gè)與門與LED燈相接。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路由與門、或門、非門、與非門等門電路連接而成。表2-174ls138功能表：S1、S2、S3為選通端，S1為高電平有效〔S2+S3〕為低電平有效?！咀ⅰ繄D2-174ls138內(nèi)部邏輯圖圖2-274ls138管腳圖2.2總體電路設(shè)計(jì)：〔1〕汽車尾燈控制器電路全圖圖2-3電路仿真全圖〔2〕開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，74ls138譯碼、顯示電路圖2-4開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路CP脈沖圖2-574ls138譯碼、顯示電路開(kāi)關(guān)控制Cp使能信號(hào)S1S0脈沖GA00110101XXXCP0110111CP表2-2S1、S0、Cp、G、A邏輯功能表【注】開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及功能表電路中邏輯開(kāi)關(guān)S1接低電平，邏輯開(kāi)關(guān)S2接高電平時(shí)，74ls138輸出端15、14在Cp脈沖的作用下循環(huán)為高電平、低電平，因此使D1、D2燈循環(huán)閃爍，以表示汽車左轉(zhuǎn)彎。電路中邏輯開(kāi)關(guān)S1接高電平，邏輯開(kāi)關(guān)S2接低電平時(shí)，74ls138輸出端11、10在Cp脈沖的作用下循環(huán)為上下電平，因此使D3、D4燈循環(huán)閃爍，以表示汽車右轉(zhuǎn)彎。電路中邏輯開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)接高電平時(shí)，A端信號(hào)為Cp脈沖，輸出端15、14、11、10均為高電平，此時(shí)D1、D2、D3、D4燈同時(shí)閃爍，以此表示緊急停車?！?〕夜間行車電路控制圖邏輯開(kāi)關(guān)S3接高電位、S4接低電位時(shí)D5、D6燈同時(shí)閃爍，表示夜間停車邏輯開(kāi)關(guān)S3、S4同時(shí)接高電位時(shí)D5、D6燈長(zhǎng)亮，表示夜間行車。3.工作總結(jié)及心得體會(huì)實(shí)驗(yàn)中電路接線仍然是一個(gè)很麻煩的過(guò)程，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)門電路較多，所以一不小心就會(huì)接錯(cuò)線路，或者忘記接了哪個(gè)端口。理論上成熟之后，實(shí)際操作是一個(gè)