数字秒表课程设计报告

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数字秒表课程设计说明书

数字秒表课程设计说明书

1概述1.1课程设计的目的课程设计的目的主要是通过设计环节的实际训练,加深学生对该课程基础知识和基本理论的理解和掌握,培养学生综合运用所学知识的能力,使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与资料以及计算机应用能力等方面得到初步训练,促进学生养成严谨求实的科学态度。

1.2课程设计的技术要求(1)设计一个能测量八名运动员短跑成绩的数字秒表。

要求用四位数码管显示时间,格式为00:00s。

(2)秒表设置九个开关输入(清零开关一个和记录开关八个)。

按下记录开关,将当前计数时间暂存并显示在数码管上。

(3)确定设计方案,按功能模块的划分选择元器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。

2数字秒表的设计与制作2.1设计方案选择本系统主要由555 定时器构成的多谐震荡电路,以74LS90芯片为核心的多功能计数器,以及以74LS48 和LED 共阴极数码管为核心的译码驱动显示电路等组成。

通过555 定 时电路产生一个100HZ 的脉冲信号(其对应最小计时单位0.01S ),在脉冲发生由高电平到低电平变化时驱动低位计数器进行计数,在驱动译码显示的同时,满进制向高位发出进位信号并自身清零。

可以通过外围控制电路实现对秒表的清零和显示暂停等功能。

本设计可以有以下几种常见的设计思路:其一是始终发生电路采用固定频率的晶振实现脉冲信号的产生,在经过分频器实现分频,最终得到100HZ 的信号。

其二是计数电路的设计可以通过74LS92 和74LS160实现,也可以由74LS290 实现,最终确定采用74LS90方案,因为此计数不需要进行置数(除了清零),因此采用74LS90比较简洁。

2.2系统模块组成数字秒表主要由多谐振荡电路、计数电路、寄存电路和译码显示电路组成。

系统组成框图如下图所示:图2.2.1 系统组成框图2.3系统功能要求(1)具有始终秒表系统功能要求显示功能,用四个数码管分别显示秒和分;(2)具有3种功能状态:系统时间运行状态,系统时间至零状态,暂存显示状态,通过输入控制信号可以使系统在这3个状态之间切换,使数码管显示相应状态的时间;(3)秒采用100进制计数,当计数到99时又会恢复为00;百分秒采用100进制计数,当计数到99时,向上进位并恢复00。

西课程设计数字秒表

西课程设计数字秒表

西课程设计数字秒表一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字秒表的基本概念,掌握其计时原理。

2. 学生能运用数学知识,解读数字秒表上的时间显示,进行简单的时间计算。

3. 学生了解数字秒表在日常生活和科学实验中的应用。

技能目标:1. 学生能熟练操作数字秒表,进行准确计时。

2. 学生能通过数字秒表进行简单的数据收集和分析,提高实验技能。

3. 学生能运用所学的数字秒表知识,解决实际问题。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对科学实验的兴趣,激发探索精神。

2. 培养学生严谨、细致的科学态度,提高合作意识。

3. 增强学生对时间观念的认识,培养珍惜时间的价值观。

课程性质:本课程为科学实验课,结合数学知识,旨在让学生通过实际操作,掌握数字秒表的使用方法,提高实验技能。

学生特点:六年级学生具备一定的数学基础,对新事物充满好奇,有较强的动手能力,但需引导培养严谨的科学态度。

教学要求:结合学生特点,注重实践操作,强调知识的应用,提高学生的实验技能和解决实际问题的能力。

在教学过程中,关注学生的情感态度,培养合作精神。

通过本课程的学习,使学生达到课程目标所设定的具体学习成果。

二、教学内容1. 数字秒表的基本概念与功能- 介绍数字秒表的组成、工作原理及特点- 学习数字秒表的计时功能,包括启动、停止、计次、分段计时等2. 数字秒表的操作与实践- 指导学生掌握数字秒表的操作方法- 安排实际操作练习,让学生熟练使用数字秒表进行计时3. 时间计算与分析- 结合数学知识,学习数字秒表上的时间显示解读- 进行简单的时间计算,如加减乘除、平均速度等4. 数字秒表在实际应用中的使用- 分析数字秒表在日常生活和科学实验中的应用案例- 设计实践活动,让学生运用数字秒表解决实际问题5. 教学内容的安排与进度- 第一课时:数字秒表的基本概念与功能- 第二课时:数字秒表的操作与实践- 第三课时:时间计算与分析- 第四课时:数字秒表在实际应用中的使用本教学内容依据课程目标,注重科学性和系统性,结合课本章节,安排合理的教学进度。

数字式秒表的课程设计报告

数字式秒表的课程设计报告

数字式秒表的课程设计报告目录第一章系统概述------------------------------------------------------------------------------1 1.1系统设计思路与总体方案--------------------------------------------------------------1 1.2总体工作过程-----------------------------------------------------------------------------2 1.3各功能块的划分和组成-----------------------------------------------------------------2 1.4芯片简介-----------------------------------------------------------------------------------2 第二章单元电路的设计和总体分析------------------------------------------------------9 2.1毫秒信号的发生电路--------------------------------------------------------------------9 2.2分、秒、毫秒计数电路-----------------------------------------------------------------10 2.3组合设计-----------------------------------------------------------------------------------12第三章总体电路的设计与安装------------------------------------------------------------15 3.1 PCB电路板的制作----------------------------------------------------------------------15 3.1安装调试的步骤--------------------------------------------------------------------------16 3.2遇到的主要的问题及注意事项--------------------------------------------------------17 第四章总结------------------------------------------------------------------------------------18 附录1元器件明细表------------------------------------------------------------------------19 附录2总原理接线图------------------------------------------------------------------------19 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------20第一章系统概述1.1系统设计思路与总体方案通过对设计要求的分析,应用相关的数字电子电路方面的知识画出原理图,检查无误后,将原理图在EWB中仿真,验证通过无误后,可以考虑使用何种方案来实现设计电路。

数字秒表设计实验报告(一)

数字秒表设计实验报告(一)

数字秒表设计实验报告(一)数字秒表设计实验报告Introduction•实验目的:设计并实现一个数字秒表•实验时间:2021年10月10日至2021年10月15日•实验对象:本科计算机专业学生•实验设备:计算机、编程软件Experiment Procedure1.寻找合适的编程语言和开发工具2.设计秒表的用户界面3.编写代码实现秒表的计时功能4.测试并调试代码5.完善用户界面,添加重置和暂停功能6.进行性能测试,并分析结果Experimental Findings•选用Python编程语言和PyQt图形库进行开发•按照用户界面设计,实现了秒表的计时功能•通过测试,发现秒表计时准确性较高,误差范围小于0.1秒•添加了重置和暂停功能,提高了秒表的实用性•性能测试表明,在处理大数据量时,秒表的响应速度仍然较快Conclusion通过本次实验,我们成功设计并实现了一个功能完善的数字秒表。

通过合理的编程语言选择和用户界面设计,实验结果表明,我们的秒表具有准确的计时功能、良好的用户体验和较高的性能。

这对于计算机专业学生来说,具有较高的实用价值。

Future Work尽管我们已经取得了较好的实验结果,但仍有一些改进的空间。

在未来的工作中,我们计划:•进一步提高秒表的计时准确性,减小误差范围•探索更多的用户界面设计方案,增加更多便利的功能•优化性能,提高秒表在处理大数据量时的响应速度•结合云服务,实现秒表数据的备份和同步功能Acknowledgements感谢实验组的所有成员共同努力,以及指导老师的支持和指导,使得本次实验取得了圆满成功。

Reference无抱歉,关于数字秒表设计实验报告的文章已经终止。

课程设计报告数字秒表的设计

课程设计报告数字秒表的设计

目录1 引言 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的内容 (1)2 EDA、VHDL简介 (1)2.1 EDA技术 (1)2.2 硬件描述语言——VHDL (2)3设计过程 (4)3.1 设计规划 (4)3.2 各模块的原理及其程序 (4)3.2.1控制模块 (5)3.2.2时基分频模块 (5)3.2.3计时模块 (6)3.2.4显示模块 (7)4系统仿真 (9)结束语 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)1 引言在科技高度发展的今天,集成电路和计算机应用得到了高速发展。

尤其是计算机应用的发展。

它在人们日常生活已逐渐崭露头角。

大多数电子产品多是由计算机电路组成,如:手机、mp3等。

而且将来的不久他们的身影将会更频繁的出现在我们身边。

各种家用电器多会实现微电脑技术。

电脑各部分在工作时多是一时间为基准的。

本文就是基于计算机电路的时钟脉冲信号、状态控制等原理设计出的数字秒表。

秒表在很多领域充当一个重要的角色。

在各种比赛中对秒表的精确度要求很高,尤其是一些科学实验。

他们对时间精确度达到了几纳秒级别。

1.1 课程设计的目的本次设计的目的就是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上,了解EDA技术,对计算机系统中时钟控制系统进一步了解,掌握状态机工作原理,同时了解计算机时钟脉冲是怎么产生和工作的。

在掌握所学的计算机组成与结构课程理论知识时。

通过对数字秒表的设计,进行理论与实际的结合,提高与计算机有关设计能力,提高分析、解决计算机技术实际问题的能力。

通过课程设计深入理解计算机结构与控制实现的技术,达到课程设计的目标。

1.2 课程设计的内容利用VHDL语言设计基于计算机电路中时钟脉冲原理的数字秒表。

该数字秒表能对0秒~59分59.99秒范围进行计时,显示最长时间是59分59秒。

计时精度达到10ms。

设计了复位开关和启停开关。

复位开关可以在任何情况下使用,使用以后计时器清零,并做好下一次计时的准备。

plc数字秒表课程设计

plc数字秒表课程设计

plc数字秒表课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解PLC(可编程逻辑控制器)的基本原理及在工业控制中的应用。

2. 掌握PLC数字秒表的编程方法,包括定时器指令的使用和程序结构设计。

3. 学习并掌握数字秒表在实际工程中的运用,理解其计数、计时功能。

技能目标:1. 能够运用所学知识,独立设计并实现一个PLC数字秒表的程序。

2. 通过实践操作,提高动手能力,加强团队协作,培养解决实际问题的能力。

3. 学会使用PLC编程软件进行程序的编写、调试和故障排查。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣,激发学习热情。

2. 增强学生的工程意识,培养严谨、细致的工作态度。

3. 培养学生的创新意识,鼓励探索新知,提高自主学习能力。

课程性质分析:本课程为实践性较强的学科,结合PLC技术在工业控制中的应用,以数字秒表为载体,培养学生的编程技能和工程实践能力。

学生特点分析:学生处于具有一定电子技术和编程基础的高年级阶段,具备一定的自主学习能力和问题解决能力。

教学要求:结合学生特点,以实践为主,注重理论与实践相结合,通过项目驱动的教学方式,使学生在实践中掌握PLC数字秒表的编程和应用。

教学过程中,注重引导学生主动探索,培养学生的创新精神和实践能力。

通过课程目标的实现,为学生的未来职业发展奠定基础。

二、教学内容1. PLC基本原理介绍:包括PLC的组成、工作原理、常用编程语言等,对应教材第一章内容。

2. 定时器指令学习:详细讲解定时器的类型、功能、编程方法,对应教材第二章第二节。

- 定时器的分类和使用方法- 定时器指令在PLC程序中的应用实例3. PLC数字秒表程序设计:- 程序设计思路和方法,对应教材第三章第一节- 实践操作:设计并实现一个数字秒表程序,包括启动、停止、复位功能4. PLC编程软件的使用:- 编程软件的基本操作,对应教材第四章第一节- 程序的编写、调试和故障排查方法5. 实践项目:以小组形式完成一个PLC数字秒表的制作,包括硬件连接、程序编写和调试,整合前述章节内容。

数字电路课程设计报告数字秒表

数字电路课程设计报告数字秒表

数字电路课程设计报告——数字秒表一、设计任务与技术指标:设计数字秒表,以实现暂停、清零、存储等功能。

设计精度为0.01秒。

二、设计使用器件:74LS00 多片74163 4片4511 4片NE555 1片二极管1枚LED 共阴极七段译码器 4 个导线、电阻若干三、数字秒表的构成:利用555 设计一个多谐振荡器,其产生的毫秒脉冲触发74LS163计数,计时部分的计数器由0.01s 位、0.1s 位、s 个位、和s 十位共四个计数器组成,最后通过CD4511 译码在数码管上显示输出。

由“启动和停止电路”控制启动和停止秒表。

由“接地”控制四个计数器的清零。

图1 电子秒表的组成框图四、实现功能及功能特点:(1)、在接通电源后秒表显示00:00,当接通计时开关时秒表开始计时。

(2)、清零可在计时条件下也可在暂停条件下进行。

(3)、解决了在使用163清零端和保持端时由于163默认的清零端优先级高于保持端造成的0.01秒位上无法保持到0.09的技术问题。

(4)、增加了数据溢出功能,由于是4位秒表,最多计到一分钟,当秒表到达一分钟时,秒表自动暂停显示在60:00秒处,此时二极管发亮,起警示灯作用。

清零后则可继续计时。

(5)、由于条件有限,我们自己用导线制作了电源、清零、暂停等开关以减少导线的拔插造成的面板的不美观。

下图为完整课程设计的实物图:五、课程设计原理:本课程设计由模6000计数器和其控制电路组成,模6000计数器功能由同步加法计数器74163和与非门74LS00组成。

74163的功能及用法:74163同步加法计数器具有以下功能:(1)、同步清零功能。

当清零端输入低电平,还必须有时钟脉冲CP的上升沿作用才能使各触发器清零,此过程为同步清零。

(2)、同步并行置数功能。

(3)、同步二进制加计数功能。

(4)、保持功能。

综上所述,74163是具有同步清零、同步置数功能的4位二进制同步计数器。

74163的应用:(1)、构成任意模的计数器将74163与少量门电路结合可构成任意模计数器。

EDA课程设计--数字秒表设计

EDA课程设计--数字秒表设计

电子课程设计—数字秒表的设计数字秒表的设计数字秒表的设计一、设计任务与要求1、数字秒表的计时范围是0秒~59分59.99秒,显示的最长时间为59分59秒。

秒。

2 2、数字秒表的计时精度是、数字秒表的计时精度是10ms 10ms。

3 3、、复位开关可以在任何情况下使用,复位开关可以在任何情况下使用,即便在计时过程中,即便在计时过程中,即便在计时过程中,只要按一下复位只要按一下复位开关,计时器就清零,并做好下次计时的准备。

开关,计时器就清零,并做好下次计时的准备。

4 4、、具有启具有启//停开关,停开关,即按一下启即按一下启即按一下启//停开关,停开关,启动计时器开始计时,启动计时器开始计时,启动计时器开始计时,再按一下再按一下启/停开关则停止计时。

停开关则停止计时。

二、总体框图由频率信号输出端输出频率为100HZ 的时钟信号,输入到微妙模块的时钟端clk ,高/低电平电平频率信号输入输入微妙模块微妙模块秒模块秒模块分模块分模块置数/位选位选显示模块显示模块进位进位微妙模块为100进制的计数器,产生的进位信号co 输入到下一级秒模块的时钟端,以此类推,直到分模块计数到59进60时,产生的进位信号不输出,计数清零。

将微妙、秒、分产生的计数通过置数/位选再通过显示模块实时显示。

设计方案:利用一块芯片完成除时钟源,利用一块芯片完成除时钟源,按键和显示器之外的所有数字电路功按键和显示器之外的所有数字电路功能。

所有数字逻辑功能都在CPLD 器件上用VHDL 语言实现。

这样设计具有体积小,设计周期短,调试方便,故障率地和修改升级容易等特点,本设计采用自顶向下,混合输入方式(原理图输入——顶层文件链接和VHDL 语言输入——各模块程序设计)实现数字秒表的设计,下载和调试。

三、功能模块1.1. 微秒模块微秒模块采用VHDL 语言输入方式,以时钟clk clk,清零信号,清零信号clr 以及暂停信号STOP 为进程敏感变量,程序如下:为进程敏感变量,程序如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity MINSECONDb isport(clk,clrm,stop:in std_logic;----时钟时钟//清零信号清零信号secm1,secm0:out std_logic_vector(3 downto 0);----秒高位秒高位//低位co:out std_logic);------- co:out std_logic);-------输出输出输出//进位信号进位信号 end MINSECONDb;architecture SEC of MINSECONDb is signal clk1,DOUT2:std_logic;beginprocess(clk,clrm)variable cnt1,cnt0:std_logic_vector(3 downto 0);---计数计数 VARIABLE COUNT2 :INTEGER RANGE 0 TO 10 beginIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF COUNT2>=0 AND COUNT2<10 THEN COUNT2:=COUNT2+1; ELSE COUNT2:=0;DOUT2<= NOT DOUT2; END IF; END IF;if clrm='1' then----if clrm='1' then----当当clr 为1时,高低位均为0cnt1:="0000"; cnt0:="0000";elsif clk'event and clk='1' then if stop='1' then cnt0:=cnt0; cnt1:=cnt1; end if;if cnt1="1001" and cnt0="1000" ;then----then----当记数为当记数为9898(实际是经过(实际是经过59个记时脉冲)个记时脉冲) co<='1';----co<='1';----进位进位进位cnt0:="1001";----cnt0:="1001";----低位为低位为9elsif cnt0<"1001" then----elsif cnt0<"1001" then----小于小于9时 cnt0:=cnt0+1;----cnt0:=cnt0+1;----计数计数计数 --elsif cnt0="1001" then --clk1<=not clk1;elsecnt0:="0000";if cnt1<"1001" then----if cnt1<"1001" then----高位小于高位小于9时 cnt1:=cnt1+1; elsecnt1:="0000"; co<='0'; end if; end if; end if;secm1<=cnt1; secm0<=cnt0;end process; end SEC;程序生成器件如图:clk clrm stopsecm1[3..0]secm0[3..0]coMINSECONDbinst3微妙模块生成的器件可以实现带有100进制进位和清零功能,暂停等功能,MINSECONDb 输入为100HZ 脉冲和低电平的清零信号CLR 与暂停信号STOP STOP,输出,输出微妙个位、十位及进位信号CO CO。

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数字秒表的设计与制作一.设计要求设计并制作一个数显电子秒表,要求:1)能直接显示“分”“秒”“毫秒”的电子秒表;2) 要求最大能显示9”59’999;3)能通过按键启动计时,并能通过按键停止计时,并保留显示计时时间;4)能通过按键复位。

二.题目分析:数字秒表是一种常用的秒计时装置,它能实现手控记秒、停摆、清零功能,它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。

通过对该数字秒表的设计要求的分析,设计的此数字秒表主要由信号发生器、分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、一千进制计数器、控制电路组成。

在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的1000HZ计时脉冲。

除此之外,数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端,以便数字时钟能随意启动计时、停止计时以及暂停计时。

分频器用来产生1000HZ计时脉冲;十进制计数器是用来对分进行计数;六十进制计数器是用来对秒进行计时,一千进制计数器是用来对毫秒进行计时;译码器是完成对7段数码管显示的控制。

按计数要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞999,需要六个数码管,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。

复位开关用来使计时器清零,并做好清零准备,复位开关可以在任意情况下使用,即使在计数过程中,只要按一下复位开关,计时进程终止,并对计时器清零。

三.总体方案:因为数字秒表,所以必须有一个数字显示。

按设计要求,须用七段数码管来做显示器。

题目要求最大记数值为9”59’999,那则需要六个数码管。

要求计数分辨率为0.001秒,那么我们需要相应频率的信号发生器。

选择信号发生器时,有两种方案:一种是用晶体震荡器,另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。

由于晶体振荡器产生的脉冲更加的稳定,所以我们选择用晶体振荡器产生脉冲。

CP脉冲是由晶体振荡器构成的多谐振荡器,产生1000HZ脉冲。

秒计数60进制,分计数10进制,毫秒计数1000进制,输出为6片与CD4511芯片匹配的6片共阴极数码管,最大计时时长为9ˊ59〞,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。

暂停功能采用阻断CP脉冲输入设置,具有较高的优先级。

清零功能用与非门并联计数器同步清零(清零时控制脉冲为高,计数器内部清零脉冲为无效高状态,计数器被强迫清零),由开关控制。

四.原理图设计:4.1总体方框图数字式秒表实际上是一个频率(1000HZ)进行计数的计数电路。

由于数字式秒表计数的需要,故需要在电路上加一个控制电路,该控制电路含清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能,同时1000HZ的时间信号必须做到准确稳定。

通常使用石英晶体振荡器电路来产生脉冲。

数字电子钟的总体方框图如图所示。

由图可见,数字秒表由以下几部分组成:晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器;防抖开关;秒表控制开关;一百进制秒、分计数器、六十进制秒计数器;以及秒、分的译码显示部分等。

2.总原理图如下图图4-2-1所示:该电路由五部分组成:(1)信号发生电路(2)控制电路(3)消抖电路(4)计数器(5)显示译码器五.各部分定性说明以及定量计算:1.秒信号发生器1.1晶体振荡器图5-1-1石英晶体的电抗频率特性和符号图5-1-2 石英晶体多谐振荡器如图2-1-1所示,给出了石英晶体的符号和电抗的频率特性,把石英晶体与对称式多谐振荡器中的耦合电容串联起来,就组成了如图2-1-2所示的石英晶体多谐振荡器。

由此可见,石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率f0 ,而与外接电阻,电容无关,如石英晶体固有频率是5MHZ,那么输出的频率也是5MHZ。

其实石英晶体的谐振频率由石英晶体的结晶方向和外形尺寸所决定,具有极高的频率稳定性。

它的频率稳定度(Δfo / fo)可达10-10~10-11,足以满足大多数数字系统对频率稳定度的要求。

在图2-1-2电路中,若取TTL电路7404用作G1和G2两个反相器,Rf=1kΩ,C=0.05μF,则其工作效率可达几十兆赫。

1.2分频器74HC192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,下面我们介绍74ls192引脚图,74hc192功能表等资料。

◆ CPU为加计数时钟输入端,CPD为减计数时钟输入端。

◆ LD为预置输入控制端,异步预置。

◆ CR为复位输入端,高电平有效,异步清除。

◆ CO为进位输出:1001状态后负脉冲输出,◆ BO为借位输出:0000状态后负脉冲输出。

图5-1-37hc192功能表:工作原理:当信号源工作时,由石英晶体(固有频率为100KHZ)多谐振荡器输出的100KHZ 频率。

经过两个分频器74HC192两次十分频之后,得到1KHZ的频率。

分频电路图如下图图5-1-4脉冲输入端口脉冲输出端口图5-1-42. 消抖电路及其原理消抖原理:具有锁存功能所致,由两个集成与非门元件构成。

接在机械开关K的后面,防止开关K在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路。

消抖原理:具有锁存功能所致,由两个集成与非门元件构成。

接在机械开关K的后面,防止开关K在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路。

图5-2-1 防抖开关3. 计数电路的设计 这里我们选择用计数器74HC192芯片,通过乘数法或反馈置数法构成1000进制、60进制计和10进制的数器。

经方案论证,计数器选择方案如下:● 1000进制计数器将三片74HC192计数器直接级联则可得到1000进制计数器。

其电路连接如图5-3-1图5-3-1● 60进制计数器将一片74HC192设置成六进制计数器,再将其与一片74LS160级联,即可得到一个60进制计数器。

其电路连接如图5-3-2脉冲输出端口脉冲输入端口图5-3-2● 10进制计数器,74HC192是同步十进制可逆计数器,只需将其连接成加计数器即可. ● 总体计数电路图如下图5-3-2图5-3-24.译码部分CD4511是一个用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器的 BCD 码—七段码译码器,特点:具有BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS 电路能提供较大的拉电流。

可直接驱动LED 显示器。

CD4511 是一片 CMOS BCD —锁存/7 段译码/驱动器,引脚排列如图 2 所示。

其中a b c d 为 BCD 码输入,a 为最低位。

LT 为灯测试端,加高电平时,显示器正常显示,加低电平时,显示器一直显示数码“8”,各笔段都被点亮,以检查显示器是否有故障。

BI 为消隐功能端,低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时, B1端应加高电平。

另外 CD4511有拒绝伪码的特点,当输入数据越过十进制数9(1001)时,显示字形也自行消隐。

LE 是锁存控制端,高电平时锁存,低电平时传输数据。

a ~g 是 7 段输出,可驱动共阴LED数码管。

另外,脉冲输入端口脉冲输出端口CD4511显示数“6”时,a 段消隐;显示数“9”时,d 段消隐,所以显示6、9这两个数时,字形不太美观 图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路,若要多位计数,只需将计数器级联,每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。

所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的,在应用中应接地。

限流电阻要根据电源电压来选取,电源电压5V 时可使用300Ω的限流电阻。

用CD4511与共阴极 LED (数码管)显示器并行接口方法如图5-4-1: CD4511 引 脚 图其功能介绍如下:BI :4脚是消隐输入控制端,当BI=0 时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭(消隐)状态,不显示数字。

LT :3脚是测试输入端,当BI=1,LT=0 时,译码输出全为1,不管输入 DCBA 状态如何,七段均发亮,显示“8”。

它主要用来检测数码管是否损坏。

LE :锁定控制端,当LE=0时,允许译码输出。

LE=1时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在LE=0时的数值。

A1、A2、A3、A4、为8421BCD 码输入端。

a 、b 、c 、d 、e 、f 、g:为译码输出端,输出为高电平1有效。

CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED 。

其引脚图如图5-4-1所示。

各引脚的名称:其中7、1、2、6分别表示A 、B 、C 、D ;5、4、3分别表示LE 、BI 、LT ;13、12、11、10、9、15、14分别表示 a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 。

左边的引脚表示输入,右边表示输出,还有两个引脚8、16分别表示的是VDD 、VSS 。

CD4511的工作原理 1.CD4511的工作真值表如下表表5-4-12.锁存功能译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。

当LE为“0”电平导通,TG2截止;当LE为“1”电平时,TG1截止,TG2导通,此时有锁存作用。

如图3-3(3)译码CD4511译码用两级或非门担任,为了简化线路,先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合,得出四项,然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。

(4)消隐BI为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B端输出为低电平,字形消隐。

消隐控制电路如图3-4所示。

消隐输出J的电平为J==(C+B)D+BI如不考虑消隐BI项,便得J=(B+C)D据上式,当输入BCD代码从1010---1111时,J端都为“1”电平,从而使显示器中的字形消隐。

5 .数码管5.1 七段数码管工作原理在这个部分我们用七段数码管(LED)来显示结果,七段数码管有七个发光段,即a.b.c.d.e.f.g,根据设计要求的需要,我们使用了六个数码管。

如图5-5-1所示。

图5-5-1数码显示与发光段之间的对应关系如下表所示。

表5-5-1BCD码显示数码发光管BCD码显示数码发光管0000 abcdef 0101 acdfg0001 bc 0110 cdefg0010 abdeg 0111 Abc0011 abcdg 1000 abcdefg0100 bcfg 1001 abcfg5.2 七段数码管内部结构介绍七段数码管内部由发光二极管构成。

在发光二极管两端加上适当的电压时,就会发光。

发光二极管有两种接法:即共阴极接法和共阳极接法,如下图5-5-2,5-5-3所示。

图 5-5-2图5-5-36.元器件清单六.在设计过程中遇到的问题及排除措施:故障1:脉冲发生器(晶体振荡器构成的多谐振荡器)没法实现0.001s的脉冲信号。

排除方法:适当的选取定值电阻、电容的大小、检查线路是否接线正确。

故障2:数码管不显示排除方法:检查LED数码管接入是否错误,检查接入保护电阻是否正确,检查译码器和计数器是否连接正确。

故障3:数码管显示后,分进位显示错误,无法正常进位排除方法:检查各个进位线路是否正常连接,六十进制是否正常。

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