实验九电子秒表
电子科技大学电子技术综合实验秒表实验报告
电⼦科技⼤学电⼦技术综合实验秒表实验报告现代电⼦技术综合实验电⼦秒表设计学⽣姓名：xxx学号：xxxxxxxxx指导⽼师：刘曦学院：xxxxxxxx提交时间：2015年5⽉摘要本⽂介绍了使⽤VHDL开发FPGA的⼀般流程，重点介绍了电⼦秒表的设计。
该设计以VHDL作为硬件开发语⾔，以ISE作为软件开发平台，准确地实现了秒表计数、清零、暂停等功能，并使⽤ModelSim仿真软件对VHDL程序实现了仿真，完成了综合布局布线，最终将程序下载到芯⽚Spartan-3A，测试结果良好。
关键字：FPGA VHDL ISE ModelSim 电⼦秒表⽬录第⼀章引⾔————————————————————————————4 第⼆章基于FPGA的VHDL设计流程——————————————————42.1 时间的概念及计时⽅法————————————————————42.2 VHDL语⾔简介———————————————————————42.2.1 VHDL语⾔特点————————————————————-42.2.2 VHDL语⾔优势————————————————————-62.3 FPGA简介—————————————————————————62.3.1 FPGA的主要特点———————————————————-62.3.2 FPGA的开发流程————————————————————6 第三章电⼦秒表的软件开发环境———————————————————63.1 ModelSim简介————————————————————————73.1.1 ModelSim的特点————————————————————-73.2 ISE简介——————————————————————————-7 第四章电⼦秒表的设计与实现————————————————————-74.1 实验任务——————————————————————————94.2 实验条件——————————————————————————94.3 系统需求和解决⽅案—————————————————————94.4 各模块的实现————————————————————————94.4.1 分频器————————————————————————104.4.1.1 分频得到1KHz的时钟信号—————————————104.4.1.2 分频得到100Hz的时钟信号————————————104.4.2 输⼊控制电路—————————————————————114.4.2.1 防抖电路————————————————————114.4.2.2 控制电路————————————————————114.4.3 计数模块———————————————————————124.4.3.1 ⼗进制计数器——————————————————124.4.3.2 六进制计数器——————————————————134.4.4 锁存器————————————————————————134.4.5 显⽰模块———————————————————————134.4.5.1 扫描器—————————————————————134.4.5.2 数据选择器———————————————————144.4.5.3 七段译码器———————————————————144.5 分配引脚和下载实现————————————————————-144.6 实验结果及仿真——————————————————————-15 第五章结论———————————————————————————155.1 实验结论—————————————————————————155.2 ⼼得体会—————————————————————————15参考⽂献———————————————————————————16 致谢—————————————————————————————16 附录————————————————————————————17第⼀章引⾔随着现代电⼦科技的发展，各种新型的电⼦产品层出不穷，⽽⾼精度的电⼦秒表作为电⼦产品的⼀部分，在⼈们的⽇常⽣产、⽣活中发挥着极其重要的作⽤。
99秒电子秒表课程设计
99秒电子秒表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子秒表的基本原理和功能，掌握其计时、停止、复位等操作方法。
2. 学生能够运用电子秒表进行简单的时间测量，并准确读取时间数据。
3. 学生了解电子秒表在日常生活和科学实验中的应用场景。
技能目标：1. 学生能够独立操作电子秒表，完成设定时间、开始计时、停止计时和复位等基本操作。
2. 学生能够运用电子秒表进行实际时间的测量，提高实验操作的准确性。
3. 学生能够通过电子秒表的使用，培养观察能力和动手操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子秒表产生兴趣，激发探索科学技术的热情。
2. 学生在小组合作中，学会互相帮助、共同解决问题，培养团队协作精神。
3. 学生意识到时间的重要性，养成良好的时间观念，学会珍惜时间。
本课程针对中学生设计，结合电子技术学科特点，以实践性、趣味性和应用性为教学要求。
通过本课程的学习，使学生掌握电子秒表的使用方法，提高实验技能，同时培养他们的观察力、动手能力和团队协作精神，增强时间观念。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 电子秒表基础知识：- 电子秒表的原理与结构- 电子秒表的种类及功能- 电子秒表的正确使用方法与注意事项2. 实践操作：- 电子秒表的实操演示与练习- 测量不同物体的自由落体时间- 小组合作完成99秒计时挑战任务3. 应用与拓展：- 电子秒表在日常生活和科学实验中的应用案例分析- 探讨电子秒表的发展趋势及新型秒表的特点- 学生分享电子秒表的使用心得，提高时间管理意识教学内容依据课程目标，注重科学性和系统性。
在教学过程中，教师将参照教材相关章节，合理安排教学内容和进度，确保学生能够掌握电子秒表的基础知识，并通过实践操作培养动手能力。
同时，通过拓展与应用环节，激发学生对科学技术的兴趣，提高时间管理意识。
三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，讲解电子秒表的原理、结构、功能及使用方法，使学生对电子秒表有全面、系统的认识。
电子秒表实验报告
电子秒表实验报告电子秒表实验报告引言：电子秒表是一种常见的计时工具，广泛应用于实验室、体育比赛和日常生活中。
本实验旨在通过对电子秒表的使用和测量，深入了解其工作原理和准确性。
实验目的：1. 理解电子秒表的工作原理；2. 掌握正确使用电子秒表的方法；3. 比较电子秒表与传统秒表的准确性。
实验材料和方法：1. 实验材料：电子秒表、传统秒表、计时器、待测物体；2. 实验方法：a. 将电子秒表和传统秒表校准至同一起点；b. 使用电子秒表和传统秒表分别计时待测物体的时间；c. 重复多次实验，记录数据并计算平均值；d. 比较电子秒表和传统秒表的准确性。
实验结果与讨论：通过多次实验，我们得到了以下数据：实验次数 | 电子秒表计时（s） | 传统秒表计时（s）---------------------------------------1 | 10.23 | 10.202 | 10.21 | 10.183 | 10.25 | 10.224 | 10.24 | 10.195 | 10.22 | 10.21通过计算平均值，我们可以得到电子秒表的平均计时为10.23秒，传统秒表的平均计时为10.20秒。
可以看出，两者的计时结果非常接近，差距在0.03秒以内。
这个结果表明，电子秒表在准确性方面与传统秒表相当。
其准确性主要依赖于内部的计时装置，通常采用晶体振荡器，其频率非常稳定。
而传统秒表则依赖于人工操作，容易受到人为因素的影响，如反应时间和手动操作的误差。
此外，电子秒表还具有其他优点。
首先，它可以提供更精确的计时结果，小数点后几位的精度可以满足实验的要求。
其次，电子秒表通常具有计时、计数、暂停和复位等功能，更加灵活方便。
最后，电子秒表还可以记录多次计时结果，并进行平均值计算，提高数据的可靠性。
然而，电子秒表也存在一些局限性。
首先，它依赖于电池供电，一旦电池耗尽，计时功能将无法使用。
其次，对于某些特殊实验，如高温、高压环境下的计时，电子秒表可能无法正常工作。
电子秒表实验报告
.目录1绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2秒表的发展趋势 (2)1.3本课题研究容 (3)2研究方案与预期成果 (3)2.1研究方案 (3)2.2预期成果 (3)3设计任务与思想..................................... 错误!未定义书签。
3.1设计任务 ..................................... 错误!未定义书签。
3.2设计目的 ..................................... 错误!未定义书签。
3.3设计总体思想..................................... 错误!未定义书签。
4系统硬件设计 (6)4.1系统硬件设计框图 (6)4.2 LED显示电路..................................... 错误!未定义书签。
4.3时钟分频计数电路 .............................. 错误!未定义书签。
4.4秒脉冲电路.................................... 错误!未定义书签。
4.5 控制开关电路 ................................. 错误!未定义书签。
4.6系统电路图.................................... 错误!未定义书签。
5系统仿真与调试..................................... 错误!未定义书签。
5.1软件平台 ..................................... 错误!未定义书签。
5.2系统仿真 ..................................... 错误!未定义书签。
5.3系统软件调试.................................. 错误!未定义书签。
电子秒表原理
电子秒表原理电子秒表是一种精确测量时间的设备，广泛应用于各种领域，如体育比赛、实验室研究等。
本文将介绍电子秒表的原理及其工作机制。
一、电子秒表的基本原理电子秒表通过利用电子元件，特别是内置的定时器和振荡器，来测量经过的时间。
其基本原理如下：1. 振荡器产生稳定的时间基准：电子秒表内置一个晶体振荡器，它产生一个非常稳定的频率信号。
这个频率信号通常被设定为1赫兹（也就是每秒钟产生一个周期）。
这个信号被称为时间基准，它将用于计算时间间隔。
2. 定时器与计数器：电子秒表内置一个定时器和计数器。
定时器通过设置一个初始值，开始计时，同时计数器开始累加时间基准信号的周期数。
3. 计算经过的时间：当定时器达到设置的目标值时，它会发送一个触发信号。
这个触发信号将用于停止计时器，并记录下计数器此时的值。
4. 显示时间：计数器的值将通过显示器进行显示，以提供实时的时间测量结果。
二、电子秒表的工作机制电子秒表通常由以下几个核心部分组成：振荡器、定时器、计数器、触发器和显示器。
1. 振荡器：振荡器是电子秒表的基础部分，它产生一个稳定的频率信号，用作时间基准。
在电子秒表中，常用的振荡器是晶体振荡器，它使用晶体的共振特性来产生稳定的振荡频率。
2. 定时器：定时器是电子秒表的核心组件之一，它接收来自振荡器的时间基准信号，并开始计时。
定时器可以设置一个初始值，用来设定需要测量的时间间隔。
在计时过程中，定时器会将时间基准信号与初始值进行比较，当两者匹配时，触发器将会被触发。
3. 计数器：计数器是用来记录经过的时间的部分，它与定时器紧密结合。
计数器会接收定时器的触发信号，并开始累加时间基准信号的周期数。
当定时器触发时，计数器的值将会被保存下来，以供后续的显示。
4. 触发器：触发器是连接定时器和计数器之间的重要组件，它在定时器达到设定的初始值时触发计数器。
触发器可以是一个逻辑电路元件，根据定时器的输出状态来进行触发。
5. 显示器：显示器是电子秒表的输出部分，它将计数器的值以数字形式显示出来。
电子秒表实验报告
电子技术设计性实训报告学号：211002146姓名：邱富烨同组人：夏文彬班级：03班指导老师：林雪健日期：2012.09.07目录一．实训目的---------------------------------------------------3二．设计功能要求---------------------------------------------3 三．电路设计---------------------------------------------------4 （一）电路框图--------------------------------------------4 （二）单元电路分析-------------------------------------4四．设计总图及其工作原理---------------------------------5 （一）工作原理--------------------------------------------5 （二）元件清单--------------------------------------------5五．电路调试--------------------------------------------------6(一) 调试过程--------------------------------------------6（二）故障分析与排除-----------------------------------7六．实训心得---------------------------------------------------8一. 实验目的1. 对芯片74LS160芯片以及555的功能的更形象的认知。
2.增强使用ＥＷＢ软件的能力。
3.进一步提高独立分析问题和解决问题的能力。
4.掌握数字系统的分析和设计方法。
5.对数字集成电路的综合应用有进一步的认识和理解。
数字秒表实验报告
数字秒表实验报告数字秒表实验报告引言数字秒表在实验中起着至关重要的作用。
它不仅可以精确地测量时间，还可以记录多个时间点，提供数据分析的依据。
本次实验旨在探究数字秒表的使用方法和准确性，并对其在实验中的应用进行评估。
实验方法本次实验采用了两种不同的数字秒表进行对比。
实验员分别使用了A型和B型数字秒表，记录了同一事件的时间。
每个事件的时间记录了十次，以消除可能的误差。
结果与讨论通过对实验结果的分析，我们发现A型数字秒表的准确性要高于B型数字秒表。
在同一事件的十次记录中，A型数字秒表的时间差异较小，而B型数字秒表的时间差异较大。
这表明A型数字秒表在时间测量方面更加可靠。
进一步分析显示，A型数字秒表的准确性可能与其采用的技术有关。
A型数字秒表采用了高精度的晶体振荡器，能够提供更准确的时间测量。
而B型数字秒表则采用了普通的振荡器，其精度较低。
此外，实验员的使用方法也可能对结果产生影响。
我们发现，实验员在使用A型数字秒表时更加熟练，操作更加稳定。
而在使用B型数字秒表时，实验员可能存在一定的误差。
因此，实验员的技术水平也是影响数字秒表准确性的重要因素。
实验的局限性尽管本次实验结果显示A型数字秒表的准确性较高，但我们也要意识到实验存在一定的局限性。
首先，我们仅使用了两种数字秒表进行对比，样本量较小，可能无法代表所有数字秒表的准确性。
其次，实验员的技术水平也可能对结果产生影响，不同实验员的使用方法和操作习惯可能不同。
实验应用数字秒表在实验中的应用非常广泛。
它可以用于测量实验的持续时间，记录不同事件的时间点，进行数据分析等。
在科学研究、医学实验、体育训练等领域，数字秒表都扮演着重要的角色。
结论通过本次实验，我们得出了一些关于数字秒表的结论。
A型数字秒表在准确性方面表现更好，可能与其采用的技术和实验员的使用方法有关。
然而，我们也要意识到实验存在一定的局限性。
在实际应用中，我们应选择适合具体实验需求的数字秒表，并注意实验员的技术水平。
电子秒表的设计课程设计
电子秒表的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电子秒表的基本原理，掌握计时器的功能及其组成部分。
2. 学生能够描述电子秒表的电路工作原理，包括晶体振荡器、分频器、计数器等关键电路的作用。
3. 学生能够运用所学的电子知识，解释电子秒表中时间测量精度的影响因素。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的电子秒表电路，并进行模拟组装。
2. 学生通过小组合作，能够完成电子秒表的调试和故障排查，提高实际动手操作能力。
3. 学生能够使用适当的工具和仪器，对电子秒表进行性能测试，并做出准确记录。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。
2. 通过团队合作设计电子秒表，培养学生解决问题的能力和合作精神。
3. 学生在学习过程中能够体会到科技进步对日常生活的影响，增强创新意识和实践能力。
课程性质分析：本课程为电子技术实践课程，注重理论联系实际，通过设计制作电子秒表，提高学生对电子技术的理解和应用能力。
学生特点分析：假设学生为初中八年级学生，已经具备基础的物理知识和电子技术原理，动手能力强，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：课程需结合学生的认知水平，通过实践操作和小组合作，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，培养创新思维和科学探究能力。
教学过程中，注重引导学生主动参与，鼓励学生提问和思考，确保学习目标的达成。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合以下教学内容展开：1. 电子秒表基础知识：介绍电子秒表的组成、工作原理及各部分功能，涉及课本第三章“计时器原理”相关内容。
2. 电路设计与分析：讲解电子秒表电路的设计方法，包括振荡器、分频器、计数器等关键部分的设计，参照课本第四章“数字电路设计基础”。
3. 元器件选择与使用：教授如何选择合适的元器件，如晶体振荡器、集成电路、显示屏等，对应课本第五章“常用元器件”。
4. 实践操作：指导学生进行电子秒表的组装、调试与测试，强调实践操作技能的培养，结合课本第六章“电子制作实践”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验九电子秒表
一、实验目的
1、学习数字电路中基本ＲS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示
等单元电路的综合应用。
２、学习电子秒表的调试方法。
二、实验原理
图形１７－１为电子秒表的电原理图。
按功能分成四个单元电路进行分析。
１、基本RＳ触发器
图形１7-1中单元I为用集成与非门构成的基本RＳ触发器。
属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。
它的一路输出Ｑ作为单稳太触发器的输入,另一跟路输出Q作为与非门5的输入控制信
号。
按动按钮开关K2(接地)，则门1输出＝１；门2输出Q=０,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开启,为计数器启动作为准备。
由1变０,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、单稳态触发器
图１7-1中单元II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，图17－２为各点波形图。
单稳态触发器的输入触发脉冲信号V1由基本RＳ触发器端提供,输出负脉冲Ｖ0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R OFＦ。
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和C P。
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1７-1 电子秒表原理图
3时钟发生器
图1７-１中单元IＩＩ为用５55定时器构成的多谐振荡器,是一种性能较好的时钟源。
调节电位器ＲW，使在输出端3获得频率为5０ＨZ的矩形波信号，当基本ＲS触发器Ｑ＝1时，门5开启,此时50HＺ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP２。
３、计数及译码显示
二—五—十进制加法计数器74LS9０构成电子秒表的计数单元,如图１7—1中单元IV所示。
其中计数器①接成五进制形式,对频率为50HＺ的时钟脉冲进行五分频,在输出端QD 取得周期为0.1S的矩形波脉冲,作为计数器②的时钟输入。
计数器②及计数器③接成84２1码十进制形式,其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示０.1~0.9秒；1~9．９秒计时。
注：集成异步计数器74ＬS9０
7４LS９0是异步二—五—十进制加法计数器,它既可以作二进制加法计数器,又可以作五进制和十进制加法计数器。
图17—３为74LS９0引脚排列,表17—1为功能表。
通过不同的连接方式,7４LS9０可以实现四种不同的逻辑功能;而且还右借助R０（1）、R0(2)对计数器清零,借助S９(1）、S9(２)将计数器置9。
其具体功详述如下:
（1）计数脉冲从CP1输入,Q A作为输出端,为二进制计数器。
（2）计数脉冲从CＰ2输入,Q D Q L Q H作为输出端，为异步五进制加法计数器。
（3）若将CP2和ＱA相连，计数脉冲由CP1输入,Q D、Q C、Q B、Q A作为输出端,则构成异步84２1码十进制加法计数器。
（4）若将CＰ１与QＤ相连,计数脉冲由CP２输入,Q A、Q D、QＣ、QＢ作为输出端,则构成异步54２1码十进制加法计数器。
（5）清零、置9功能。
a)异步清零
当R０(1）、R0（2）均为“1”;Ｓ9(1)、Ｓ9（2)中有“0”时,实现异步清零功能，即Q D ＱC QＢＱA＝００00。
b)置9功能
当S９（１）、S9(2）均为“1”;R0（1）、R0（2）中有“0”时,实现置9功能，即Q D Q C ＱB QＡ =1０01．
表１7-１
二、实验设备及器件
１、＋5V直流电源2、双踪示波器
3、直流数字电压表
4、数字频率计
5、单次脉冲源
6、连续脉冲源
7、逻辑电平开关8、逻辑电平显示器
9、译码显示器 10、74LS0０×2 555×１7４LS90×３
电位器、电阻、电容若干
三、实验内容
由于实验电路中使用器件较多,实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位置，使电路逻辑清楚,接线较短。
在实验时,应按照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行接线和调试,即分别测试基本RＳ触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器的逻辑功能,待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试……,直到测试电子秒表整个电路的功能。
这样的测试方法有利于检查和排除故障,保证实验顺利进行。
１、基本RＳ触发器的测试
测试方法参考实验九
２、单稳态触发器的测试
（1）表态测试
用直流数字电压表测量A、B、Ｄ、F各点电位值。
记录之。
（2）动态测试
输入端接受能1KHZ连续脉冲源,用示波器观察并描绘点(ＶII）F点(V0）波形，台嫌单稳输出脉冲持续时间太短，难以观察，可适当加大微分电容C(如改为0.1u）待测试完毕,再恢复4700P。
３、时钟发生器的测试
测试方法参考实验十五，用示波器观察输出电压小型并测量其频率，调节ＲW,使输出矩形波频率为50HＺ。
4、计数器的测试
（1）计数器①接成五进制形式，R0（１）、R０(2)、S9(2）接逻辑开关输出插口,CP２接单次脉冲源,CＰ1接高电平“1”,Q D～Q A接实验设备上译码显示输入端口D、Ｃ、B、A，按表17—1测试其逻辑功能，记录之。
（2）计数器②及计数器③接成8４21码十进制形式，同内容(1）进行逻辑功能测试。
记录之。
(3）将计数器①、②、③级连，进行逻辑功能测试。
记录之。
5、电子秒表的整体测试
各单元电路测试正常后，按图１7—１把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试。
先按一下按钮开关Ｋ2，此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关Ｋ1，则计数器表零后便开始计时，观察数码管显示计数情况是否正常，如不需要计时或暂停计时，按一下开关Ｋ2,计时立即停止，但数码管保留所计时之值。
6、电子秒表准确度的测试仪
利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。
五、实验报告
1、总结电子秒表整个调试过程。
2、分析调试中发现的问题及故障排除方法。
六、预习报告
1、复习数字电路中ＲS触发器，单稳态触发器、时钟发生器及计数器等部分内容。
2、除了本实验中所采用的时钟源外，选用另外两种不同类型的时钟源，可供本实验用。
画出电路图，选取元器件。
3、列出电子秒表单元电路的测试表格。
4、列出调试电子秒表的步骤。