利用IC芯片设计实用用电子秒表电路毕业设计

利用IC芯片设计实用用电子秒表电路毕业设计

信息职业技术学院
毕业设计说明书(论文)
设计(论文)题目:利用IC芯片设计
实用秒表电路专业:通信技术班级:通技06-2学号:

姓名:
指导教师:
职业技术学院毕业设计(论文)任务书学生通技学号班级专业通信技术姓名

06-2

设计(或论文)题目利用IC芯片设计实用秒表电路 指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注 工程师

(1)设计指标
?设计一个能对从某一时刻到另一时刻的时间间隔进行计时的秒表;? 要求所设计的秒表最小可以测定到1/100s;
?要求最大计数可计到59.99s，当变为60.00的同时预置为00.00;
?要求秒表的计数输入有两种方式:一种是复位输入，一种是计数输入。

(2)设计要求
?画出电路原理图(或仿真电路图);

? 元器件及参数选择。 进度安排:

第5周:任务下达，理解消化任务要求;初步设计方案确定;
第6周~第10周:设计方案确定，分模块部分完成;
第11周:中期检查，查找问题，分析解决难点;
第12周~第15周:分模块调试，整体电路调试，论文书写等;
第16周:答辩。

主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位):
[1]潘松，黄继业(数字电路技术实用教程(科学出版社，2006
[2]马淑华，高原(电子设计自动化(北京邮电大学出版社，2006
审批意教研室负责人:见年月日
备注:任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。

目录 摘要.................................................................. 1 第1章

3.1脉冲源产生电路设计.............................................4
3.1.1石英晶体振荡电路.........................................4
3.1.2石英晶体并联谐振振荡器工作原理...........................4 3.2 脉冲源信号分频设计.............................................5
3.2.1同步十进制计数器74LS160介绍.............................5
3.2.2利用74LS160计数器芯片实现分频的工作原理.................6 3.3 计数器设计.....................................................7

3.4 复位、启动和停止控制电路设计 ................................... 8 3.4.1 复位电路设计 ............................................. 8

3.4.2R-S锁存器工作原理.......................................8
3.4.3利用R-S锁存器控制秒表的启动和停止......................10
3.5译码驱动显电路设计............................................10
3.5.1显示译码器的选用........................................10
3.5.274LS49译码器工作原理及功能.............................11
3.5.3显示器的选择............................................13总
结.................................................................14致
谢.................................................................15
参考文献...............................................................16 附录实用电子秒表电路原理图

.........................................17

I 摘要

表计时器常常用于体育竞赛及各种其他要求有精确时间的各领域中。秒表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了它的功能。因此，研究其应用，有着非常现实的意义。此设计的实用秒表电路由启动/停止和复位电路、脉冲源、分频器电路、计数电路、译码驱动和显示器组成，选用常见的IC芯片构成。

关键词电子秒表;译码器;译码显示器
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第1章绪论

随着社会的进步，电子技术的飞速发展，数字模拟电子技术、微电子技术也快速发展使得大量集成芯片出现，集成IC芯片其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、仪器仪表、工业控制单元以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。同时可以实现很多功能代替原来的模拟电路。这样利用集成芯片和电子电路就可以很方便的进行设计，其中最典型、现在应用也很多的就是电子产品的设计。电子秒表已为人们生活中必不可少的一种工具，尤其是在现在这个讲究效率的年代，电子秒表更是在人类生产、生活、学习等多个领域得到广泛的应用。在很多实际生活中，电子秒表不单是简单的计数，更多的是运用到控制系统中。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等实现自动化的精确控制中。因此

，研究电子秒表及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字电子秒表的设计方法有很多种，例如可以用专用的IC芯片配以显示电路及所需要的外围电路组成电子秒表;也

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第2章方案设计
电子秒表电路由启动/停止电路、复位电路、时钟脉冲电路、分频器电路、计数电路、译码驱动和显示器六部分组成。电子秒表的设计框图如图2-1所示。

图2-1设计框图
计数前，先按下复位开关，计数器清零。按下启动开关，开始计数。石英晶体振荡

时钟脉冲输入计数电路，计数器输出端接译码器输入端，译码器译码，译码完成通过 器产生稳定的脉冲信号，作为电子秒表的时间基准，经过分频器分频输出标准0.01s 第3页共17页

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第3章单元电路设计
3.1脉冲源产生电路设计
3.1.1石英晶体振荡电路
石英晶体振荡电路、LC谐振电路、RC谐振电路、555定时器构成的多谐振荡器等都可以产生脉冲信号，相比之下石英晶体具有振荡频率准确、电路结构简单、选频特性极好、稳定度高等特点。结合设计要求选用了石英晶体振荡器产生脉冲源。比较容易买到的石英振子的频率通常是在几百KHz到几MHz的范围，此次设计选用了频率

为1MHz的HC6U型石英振子。采用结构较简单的门电路构成的石英晶体并联谐振振荡电路。

3.1.2石英晶体并联谐振振荡器工作原理
石英晶体并联谐振振荡电路图如图3-1所示。

+5V
13产生1MHz的脉冲1112

1M
1MHz
47p47p
GNDGND

图3-1 石英晶体并联谐振振荡电路图 图3-

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:4
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以在与非门输出端与选频网络间串入一个电阻，这个电阻阻值为1MΩ左右，但连接线要粗而短，这样可以减少产生损耗，而且还能防止混入干扰源而干扰了振荡器的正常工作。信号通过石英晶体构成的π型谐振电路返回与非门的输入端，形成反馈振荡。由此可见该电路的振荡频率是由π型谐振电路所决定的。当然，主要还是石

英晶体所决定。图3-

1中选用的石英振子频率为1MHz，这样就可以产生1MHz的脉冲源。3.2
脉冲源信号分频设计
电路需要100Hz信号，而石英晶体振荡器电路产生的脉冲源为1MHz，分频1MHz信号得到100Hz信号必须进行万分频。分频电路可由D触发器、锁相环电路、计数器电路等构成，在本电路设计中采用同步十进制计数器74LS160构成万分频器，以得到电路需要的频率信号。

3.2.1同步十进制计数器74LS160介绍
74LS160芯片管脚如图3-2所示。

74LS160
14Q0P0313P1Q1412 P2Q2511 Q3P36 15 TC CEP7CET10图3-2

74LS160芯片管脚图 CLK2PE9图3- 2的74LS160芯片管脚中，P、P、P、P为输入端，Q、Q、Q、Q为01230123MR1

当MR,0时，不管其他输人端的状态如何(包括时钟信号CP)，4个触发器的输出全为零。

2(同步并行预置数功能
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在MR,1的条件下，当PE,1且有时钟脉冲CP的上升沿到来作用时，P、P、P、012P输入端的数据将分别Q、Q、Q、Q被所接收。由于预置操作必须有CP脉冲上升沿3012

3	到来有效，故称为同步置数。

3(保持功能
在MR=PE,1的条件下，当CET、CEP不同时1时，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变(停止计数)。

3.2.2利用74LS160计数器芯片实现分频的工作原理
石英晶体振荡器提供的脉冲源为1MHz，达不到秒表计数的精度。因此必须对脉冲源信号进行分频，经计算要将1MHz脉冲信号变为100Hz的脉冲信号须进行1/10000的分频，在分频电路的选择上，可以用四片74LS160计数器芯片来实现。具体连接电路如图3-
3所示。由于只对信号分频不用计数，可以把四个输入端连接出来一起接地，输出端不做处理，清零端(MR)和预置端(PE)接+5V(高电平)。通过低位计数器的进位端TC

控制高位CEP、CET(控制端)即可实现分频。 输出稳定100Hz脉冲

Q3P3P3P3666615151515TCTCTCTCCEPCEPCEPCEP777CET7CETCET1010CET1010CLKCLKCLKCLK2222GNDGNDGNDGNDPEPEPEPE9999MRMRMRMR1111VCC+5V
输入的1MHz脉冲
1/1000分频1/10000分频1/10分频1/100分频
图3-374LS160构成万分频器电路
由于只对脉冲信号分频，所以没有必要对清零端进行强制复位;时钟控制端(CLK)接输入的1MHz脉冲源，当U接收到输入的1MHz脉冲源，U开始计数，44当U接收到 第十个脉冲时，U的15脚TC(进位控制端)输出由低电平跳变为高电44