电子设计基础-计时秒表设计

西南科技大学信息工程学院电子设计基础课程设计报告课程名称： 电子设计基础 设计题目： 计时秒表设计 姓 名： 窝底以组 学 号: 20136052 班 级： 物联1301 电 话： 指导教师： 曹文老师 起止日期： 课程设计任务书计时秒表设计：按下启动按钮后，秒表开始计时，显示范围从0-99，前导零需要消隐，停止键按下后，记录一组数据，但计时仍然在进行，再次按下停止键,停止计时，第一次储存的数据可以通过按键方式取出并显示。课程设计报告一、设计任务 计时秒表设计二、设计要求 按下启动按钮后，秒表开始计时，显示范围从0-99，前导零需要消隐，停止键按下后，记录一组数据，但计时仍然在进行，再次按下停止键,停止计时，第一次储存的数据可以通过按键方式取出并显示。三、设计内容1. 设计思想 时钟源为二进制计数器提供脉冲，使二进制计数器产生相应的二进制数字，再通过译码器，使其在数码管上显示，数码管显示时，由组合逻辑电路组成的前导零消隐电路，使电路实现前导零消隐功能。当第一次按下按键的时候，计时启动；第二次按键的之后，存储数据，计时继续；第三次按键的之后，计时停止。通过其它按键可以将存储的数据显示在数码管上。可以分别在计数器和数据存储器的输出加一个74LS373，74LS373有一个特点就是：当使能端关闭之后，输出为高电平且呈现高阻状态。这样两部分就不会相互影响了。2.设计说明功能说明：（1）.在0S99S范围内计时；（2）.前导零需要消隐；（3）.第一次按stop键记录一组数据，但是仍在计数；（4）.第二次按stop键停止计时；（5） .通过按键方式将存储的数据取出，并显示。结构分析：可以将系统分为脉冲发生模块，计数器，数码管显示模块，寄存器模块，控制按键模块。3.系统方案或者电路结构框图J1连通Vcc的时候，时钟源信号传输给74LS161（四位二进制加法计数器），初值为0000，时钟源每提供一个方波信号，74LS161计数加1，当74LS161的输出值为1001时，经四位与非门，向74LS161的置数端口提供低电平，而74LS161重新置数为0000。74LS161输出值经74LS373锁存器，传输给4511BD-5v（四线七线共阴极数码管译码器），将74LS161输出的二进制信号转换成可供数码管显示的信号。每当74LS161（1）置数时，通过非门向74LS161（2）提供一个方波信号，从而74LS161（2）每10秒计数+1，从而实现进位功能。通过74LS194（四位双通移位寄存器）的并行存取功能，来实现数据的记录。4.设计方案1.脉冲发生器设计由于设计题目是计时秒表的设计，所以需要对二进制计数器提供1Hz的脉冲，在此方案中采用一个时钟源，为二进制计数器提供脉冲，使二进制计数器1s计时增加一次。2.计数器设计本系统中选用二进制计数器芯片74LS161，由于要从099计数，所以选用两片74LS161芯片，一个作为个位计数，一个作为十位计数，作为个位的74LS161的加计数控制端接脉冲发生器输出端，个位的仅为输出端接作为十位的74LS161的加计数控制端。74LS161输出值经74LS373锁存器，传输给4511BD-5v（四线七线共阴极数码管译码器），将74LS161输出的二进制信号转换成可供数码管显示的信号。3.数码管显示设计此系统中，采用数码管显示099的计数，在数码管输入端采用七段共阴数码管，芯片上面有消隐控制端，则可通过一些与门和非门的结合，可使电路达到前导零消隐，从而实现前导零消隐的功能要求。4.数据存储器的设计将二进制计数器的输出端口连接到存储器的输入端口。存储器采用并口输入并口输出的74LS194，当一个上升沿到来的时候，就可以立即存取一组数据。存储器并口输出接入74LS373。只有当其能使的时候，存储的数据才能被送到七段共阴数码管的输入端口，从而在数码管上面显示。5.控制按键设计对于设计要求，当按下停止键的时候，记录一组数据，计时仍在继续，当再次按下停止键的时候，停止计时，存储的数据不变，这就要求刚开始的时候，74LS194的时钟输入为低电平，当按键按第一次的时候，上升沿到来，74LS194就会存储一组数据；当第二次按键之后，下降沿到来，或者保持高电平，这样，就不会影响到存储的数据。6.波形图 74LS161波形图5.电路原理总图6.B分层打印图 PCB底层图 PCB顶层图 PCB全层图原理图四、设计总结经过这次的数字电子秒表课程设计后，我从中学到了好多东西。在我们上了一个学期的电子设计基础课后，我们已经对数字电子技术有一定的了解，加上之前学过的电路课和模拟电子技术基础课，我们可以独立完成数字电子技术基础课程设计了，不过当中还是遇到许多不懂的问题。通过这次自己动手的课程设计，我学会了设计数字电子电路的一般方法，还进一步熟悉数字电子器件的使用。这个课程设计课我还不是很熟悉，第一次做难免会感到陌生，而且对很多基本的东西都不是很清楚，在一定程度上影响了我们的课程设计的质量，希望能在以后的时间里认真学习好这些基础的东西。我对这个课程设计课有着深刻的体会：要想做好这个课程设计，就必须认认真真地去做，不要怕麻烦，遇到不懂的问题就要主动去问同学或者老师。最后我希望课程设计课能够再多一点给我们提供动手的机会，并让我们多点发挥主观能动性和创造能力，这样可以在学到东西的同时又能发散大家的思维。五、参考资料5.1曹文 电子设计基础 机械工业出版社5.2 网络资料