题目无线远程电子秒表系统的设计的与研究.doc
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1、题目 无线远程电子秒表系统的设计与研究 专 业: 通信技术 班 级: 08通信专一 姓 名: 欧阳燕飞 学 号: 80624016 摘要在数字测量仪表和各种数字系统中,都需要将数字量直观的显示出来,数字显示电路通常由译码驱动器和显示器等部分组成。数码显示器就是用来显示数字、文字或符号的器件。七段式数字显示器是目前常用的显示方式,它利用不同发光段的组合,可以显示09等阿拉伯数字充分运用芯片74LS90的逻辑功能,用四片74LS90芯片实现秒表示00:0099:99秒。利用集成与非门构成的基本RS触发器(低电平直接触发)实现电路的直接置位、复位功能。利用集成与非门构成的微分型单稳态触发器为计数器清
2、零提供输出负脉冲。利用555定时器构成的多谐振荡器为电路提供脉冲源以驱动电路工作。用四个LED数码管显示“秒表”,显示时间为00:00-99:99秒,每厘秒自动加一。电子秒表分为脉冲源、秒计数、厘秒计数、译码驱动电路和显示电路。另外设计控制电路,使秒表启动、停止、复位。先按一下按钮开关2,此时电子秒表不工作,再按一下按钮开关1,则计数器清零后便开始计时,观察数码显示管计数情况是否正常,如不需要计时或暂停计时,按一下按钮开关K2,计时立即停止,但数码管仍保留所计时之值。利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。经调试,结果与预测结果相同,达到了预期的目的。目录1.电子秒表结构设计与设计方案12
3、.电子秒表单元电路的设计22.1 秒表的设计思路22.2脉冲源的设计22.3电路直接置位、复位功能的设计42.4 电路清零功能的设计42.5计数及译码显示功能设计52.6 译码驱动及显示单元72.7电子秒表工作原理73. 元器件介绍83.1 元器件清单83.2 元器件介绍83.2.1 555定时器83.2.2七段显示译码器105. 参考文献11附录:电子秒表总电路图121.电子秒表结构设计与设计方案充分运用芯片74LS90的逻辑功能,用四片74LS90芯片实现秒表示00:0099:99秒。利用集成与非门构成的基本RS触发器(低电平直接触发)实现电路的直接置位、复位功能。利用集成与非门构成的微分
4、型单稳态触发器为计数器清零提供输出负脉冲。利用555定时器构成的多谐振荡器为电路提供脉冲源以驱动电路工作。电路图如图1.1所示。图1.1 2.电子秒表单元电路的设计 2.1 秒表的设计思路 用四个LED数码管显示“秒表”,显示时间为00:00-99:99秒,每厘秒自动加一。电子秒表分为脉冲源、秒计数、厘秒计数、译码驱动电路和显示电路。另外设计控制电路,使秒表启动、停止、复位。框图如2.1所示。 图2.1秒表总体框图2.2脉冲源的设计 振荡器是电子秒表的核心,振荡器产生脉冲。振荡器的频率精度决定了电子秒表计时的准确程度,通常选用石英晶体构成的振荡器。一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高。用5
5、55定时器构成的多谐振荡器如图2.2.1。 图2.2.1 多谐振荡器电路图2.2.2 多谐振荡器的工作波形 接通电源后,电容C被充电,当Vc上升到2Vcc/3时,使Vo为低电平,同时放电三极管T导通,此时电容C通过R2和T放电,Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时,Vo翻转为高电平。电容器C放电所需时间为: (1) 当放电结束时,T截止,Vcc将通过R2、Rp、R1向电容C充电,Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3,所需时间为: (2) 当Vc上升到2Vcc/3时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是,在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波,电路的工作波形如上图3.2.2所示,其振荡周期为: (
6、3) f = 1/T = 100Hz (4) 输出方波占空比为: (5) 脉冲源电路的职能是为秒表提供脉冲源以驱动芯片74LS90工作。2.3电路直接置位、复位功能的设计 电路的直接置位、复位功能利用集成与非门构成的基本RS触发器实现,属于低电平直接触发的触发器,有直接置位、复位的功能。如图2.3所示。图2.3 由基本RS触发器构成的具有直接置位、复位功能的逻辑电路它的一路输出作为单稳态触发器的输入,另一路输出 Q作为与非门的输入控制信号,控制脉冲源CP的放行与禁止。 按动按钮开关K2(接地),则门1输出1;门2输出Q0,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
7、启, 为计数器启动作好准备。由1变0,送出负脉冲,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。2.4 电路清零功能的设计 电路清零功能利用集成与非门构成的微分型单稳态触发器实现。 其逻辑电路图如图2.4.1所示。 图2.4.1 微分型单稳态触发器 而图2.4.2为其各点的波形图。 单稳态触发器的输入触发负脉冲信号vi 由基本RS触发器端提供,输出负脉冲vO 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
8、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。 图2.4.2 单稳态触发器波形图 图2.5.1 74LS90引脚排列2.5计数及译码显示功能设计 计数功能主要利用二五十进制加法计数器74LS90来实现。因要求电子秒表显示时间为00:0099:99秒,因此需四片74LS90芯片,其与译码显示单元的相应输入端连接,可显示00:0099:99秒。图2.5.1为74LS90引脚排列。通过不同的连接方式,74LS90可以实现四种不同的逻辑功能;而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零,借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下:(1)计数脉冲从CP1输入,QA作
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