大学电工电子课程设计数字跑表设计
大学电工电子课程设计数字跑表设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：邓坚李波工作单位：自动化学院题目: 数字跑表设计初始条件：1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。
2．要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；3．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
时间安排：第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；第5天提交电路图，经审查后领取元器件；第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。
指导教师签名： 2011年 6月26日系主任（或责任教师）签名： 2011年 6月26日目录引言 (1)1设计意义及要求 (2)1.1设计意义 (2)1.2设计要求 (2)2方案设计 (3)2.1设计思路 (3)2.2设计方案 (3)2.2.1设计方案一电路图 (3)2.2.2设计方案二电路图 (3)2.3方案比较 (4)图2-2 设计方案二 (5)3部分电路设计 (6)3.1脉冲输出电路 (6)3.2 74LS192计数电路 (7)4调试与检测 (10)4.1调试中故障及解决方案 (10)4.2调试与运行结果 (11)数字跑表的仿真操作步骤及使用说明 (13)结束语 (14)参考文献 (15)附录： (16)引言在当今随着各个领域的高科技快速发展，社会生产力的发展个社会信息化程度的提高，人们各方面综合素质的提高，世界更新换代的节奏与人们生活的步伐也越来越快，在这告诉发展的当今世界，时间对人们来说无疑是极其宝贵的，时间就是金钱。
数字跑表设计eda课程设计
数字跑表设计eda课程设计摘要：一、引言1.课程背景介绍2.数字跑表设计意义二、数字跑表设计原理1.跑表系统架构2.数字跑表核心模块三、EDA工具介绍1.EDA工具的作用2.EDA工具的选择四、数字跑表设计流程1.设计输入2.设计仿真3.物理布局4.物理验证5.结果分析与优化五、数字跑表设计实践1.设计参数设定2.使用EDA工具进行设计3.设计验证与优化六、数字跑表设计成果与应用1.设计成果展示2.设计实用性分析3.设计前景展望七、总结与展望1.课程学习总结2.数字跑表设计发展趋势正文：一、引言随着科技的飞速发展，电子设计自动化（EDA）技术在电子设计领域中的应用越来越广泛。
数字跑表作为一种实用且具有较高技术含量的电子设备，其设计过程离不开EDA技术的支持。
本课程设计旨在让学生掌握数字跑表的设计方法，熟悉EDA工具的使用，提高实际动手能力和创新能力。
二、数字跑表设计原理数字跑表设计主要包括系统架构设计和核心模块设计两部分。
系统架构设计要求明确整个跑表的组成，包括时钟模块、计数模块、显示模块、控制模块等。
核心模块设计则是针对各个功能模块提出具体的实现方案，如采用何种器件、电路拓扑结构等。
三、EDA工具介绍EDA工具在数字跑表设计过程中发挥着至关重要的作用。
它能帮助设计师快速完成电路设计、仿真、验证及优化等任务。
常见的EDA工具包括原理图编辑器、布图布线工具、仿真器、时序分析工具等。
本课程将使用某款EDA工具进行数字跑表的设计。
四、数字跑表设计流程1.设计输入：根据数字跑表的功能需求，编写设计说明书，明确各个模块的功能、性能参数及接口关系。
2.设计仿真：利用EDA工具进行电路仿真，验证电路的正确性。
3.物理布局：根据电路原理图，进行物理布局设计，考虑器件摆放、连线走向等因素。
4.物理验证：对物理布局进行验证，确保电路符合制程要求。
5.结果分析与优化：分析仿真结果，找出存在的问题，对设计进行优化。
五、数字跑表设计实践1.设计参数设定：根据数字跑表的实际需求，设定各项性能参数，如时钟频率、计数范围等。
数字跑表设计
1 设计意义及要求1.1 设计意义随着社会的发展，在一些竞技比赛中，尤其是体育运动中，数字跑表的精度已经越来越高了，数字跑表扮演着越来越重要的角色，而通过一学期对数字电子技术的学习，学校安排了这次的课程设计，而我们小组的课题是数字跑表的简单设计，目的在与让学生综合运用所学的知识，对各基本器件的运用更加熟练，也更好的锻炼学生的设计思维和动手设计能力，而这也是我们作为电气专业学生的必备技能。
1.2 设计要求1）设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。
2）要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；3）严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
2.1 设计思路电路主要由秒脉冲发生器，计数器，译码器显示电路和控制电路四个部分组成。
其中计数器为系统的主要部分，计数器完成计数功能；秒脉冲发生器提供脉冲信号；译码显示器显示当前数字，控制电路完成计数的启动，暂停和清零功能。
设计框图如图2—1。
图2—1 设计思路框图脉冲源（555振荡器）分频器计数器译码显示器译码/驱动器控制电路清零，启动/暂停2.2.1设计方案一电路图在设计过程中，为了满足设计的要求，应正确处理各个信号间的关系。
该电路是由秒脉冲电路，计数器，译码器显示电路和控制电路组成。
其中计数器和控制电路是系统的主要模块，计数器是由6个74LS90构成。
控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。
当启动开关闭合时，555振荡器将产生的信号送至计数器的CP信号输入端，计数器开始计时功能。
当清零//置数端处于置数端时，启动开关闭合，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“00”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；将暂停与连续的控制开关放在555电路模块中，通过控制脉冲信号的传送来达到相应的目的。
当计数器R0端输入高电平时则全部计数器清零，进而实现整个课程设计的要求。
eda数字跑表课程设计
eda数字跑表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解EDA（电子设计自动化）的基本概念，掌握数字跑表的工作原理；2. 学生能掌握数字跑表设计中所涉及的电子元件、电路图及编程知识；3. 学生能了解数字跑表在实际应用中的功能与作用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并搭建简单的数字跑表电路；2. 学生能通过编程实现对数字跑表的调试与优化；3. 学生能运用团队协作、问题解决和创新能力，完成数字跑表的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子科技的兴趣和热情，增强实践操作的信心；2. 学生培养团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 学生认识到科技对社会发展的作用，树立创新意识，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性、综合性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力、创新能力和团队合作能力。
学生特点：六年级学生具有一定的电子知识基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇心，善于合作与探究。
教学要求：教师需引导学生掌握EDA数字跑表的基本知识，注重实践操作，鼓励学生创新与思考，提高学生的问题解决能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的达成。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活中，提高综合素质。
二、教学内容1. 电子设计自动化（EDA）基础理论：- EDA概念及其发展历程；- 数字跑表的基本原理与功能。
2. 数字跑表电路设计：- 常用电子元件的特性与选型；- 电路图绘制及仿真；- 数字跑表电路搭建与调试。
3. 编程与控制：- 编程环境及编程语言介绍；- 数字跑表程序设计；- 程序调试与优化。
4. 实践操作与团队协作：- 分组进行数字跑表设计与制作；- 团队合作、问题解决与创新能力培养；- 实践成果展示与评价。
教材章节关联：本教学内容与教材中“电子设计自动化”、“数字电路设计”和“编程控制”等章节相关。
具体内容包括：- 电子设计自动化：第1章；- 数字电路设计：第3章；- 编程控制：第5章。
EDA数字跑表课程设计
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目录
CONTENTS
1 课程设计目标 2 课程设计内容 3 课程设计步骤 4 课程设计注意事项 5 课程设计评估
课程设计目标
掌握EDA技术基础
理解EDA技术的基本概念和原理 掌握EDA工具的使用方法和技巧 学会使用EDA技术进行电路设计和仿真 提高EDA技术的应用能力和创新能力
数字跑表设计原理
数字跑表工作原理：通过传感器采集运动数据，通过处理 器处理数据，通过显示屏显示数据
传感器类型：加速度传感器、陀螺仪、磁力计等
处理器类型：微控制器、微处理器等
显示屏类型：LCD、OLED等
电源类型：电池、太阳能等
防水防尘设计：防水等级、防尘等级等
硬件平台选择与搭建
硬件平台选择： 选择适合课程设 计的硬件平台， 如Arduino、 Raspberry Pi 等
培养逻辑思 维能力
增强解决问 题的能力
提高问题分 析能力
提高团队协 作能力
课程设计内容
EDA技术概述
EDA（Electronic Design Automation）：电子设计自动 化技术
主要功能：电路设计、仿真、 验证、优化等
应用领域：集成电路设计、通 信、计算机等
发展趋势：智能化、自动化、 云端化
避免接触危险化学品
正确使用实验设备 确保实验环境安全
注意数据准确性
确保数据来源 可靠，避免使 用错误或不准
确的数据
在处理数据时， 注意数据的完 整性和一致性
避免使用未经 验证的数据， 确保数据的真 实性和准确性
在数据分析和 展示时，注意 数据的准确性 和可靠性，避
数字跑表(电子科大)
数字跑表设计报告学院：电子工程学院学号：2011029180015姓名：洪娜建班级：电磁场5班一系统总体设计设计要求设计一个数字秒表，有6个输出显示，分别为百分之一秒、十分之一秒、秒、十秒、分、十分，系统主要由显示译码器、分频器、十进制计数器和六进制计数器组成。
整个秒表还需有一个启动/停止信号和一个复位信号，以便秒表能随意停止及启动。
要求：1、跑表精度为0.01秒2、跑表计时范围为：1小时3、设置开始计时/停止计时、复位两个按钮4、显示工作方式：用六位BCD七段数码管显示读数5、扩展功能：锁存控制功能。
系统工作原理数字跑表通过系统将48MHz时钟进行分频得到100Hz的秒表时钟，之后通过对时钟信号进行计数得到具体的跑表显示数值，跑表数值作为显示单元电路的输入，显示单元控制数码管动态扫描显示计数因此，系统主要划分为：分频器，计数器，显示控制，开始\停在使能控制，清零控制，锁存控制。
原理图如下：二单元电路设计1.分频器设计思路：输入信号48MHz，将其48000分频可得1KHz信号，再将1KHz信号10分频可得100Hz信号。
1KHz用于显示LED扫描，100Hz用于计数器时钟。
源程序如下：entity fenpin isPort ( clk : in STD_LOGIC;clk_1k : out STD_LOGIC;clk_100 : out STD_LOGIC);end fenpin;architecture Behavioral of fenpin issignal cnt1:INTEGER RANGE 1 TO 24000;signal cnt2:INTEGER RANGE 1 TO 5;signal clk_1k_temp:STD_LOGIC:='0';signal clk_100_temp:STD_LOGIC:='0';beginprocess(clk)beginif clk'event and clk='1' thenif cnt1=24000 then cnt1<=1;clk_1k_temp<=not clk_1k_temp;else cnt1<=cnt1+1;end if;end if;end process;clk_1k<=clk_1k_temp;process(clk_1k_temp)beginif clk_1k_temp'event and clk_1k_temp='1' then if cnt2=5 then cnt2<=1;clk_100_temp<=not clk_100_temp;else cnt2<=cnt2+1;end if;end if;end process;clk_100<=clk_100_temp;end Behavioral;2.计数器实验需要用到2个六进制计数器和4个十进制计数器，本人使用的级联方式为同步级联。
数字跑表实验设计
数字跑表 设计报告设计任务：在掌握了VHDL 硬件编程语言和了解了基本的FPGA 设计步骤后，设计出一个符合设计指标的数字跑表，并下载到实验板上通过验证。
设计指标：1、跑表精度为0.01秒2、跑表计时范围为：1小时3、设置开始计时/停止计时、复位两个按钮4、显示工作方式：用六位BCD 七段数码管显示读数。
显示格式：设计步骤：(1) 设计出符合设计要求的解决方案。
(2) 设计出单元电路。
(3) 利用EDA 软件对各单元电路及整体电路进行仿真。
(4) 利用EDA 软件在ELB 电子课程设计实验箱上实现设计。
(5) 撰写设计报告。
设计思路：首先，分析一个完整的数字跑表的具有哪些功能：1、计时功能 2、相应的控制按钮 3、显示计数结果的功能模块；接下来就开始考虑如何应用电路实现上述的三个模块： 1、计时模块应包括稳定、准确的时钟输入和计数模块，考虑到设计指标要求跑表精度为0.01秒，那么计数脉冲的时钟输入就应该是频率为100HZ 的脉冲，而实验板上提供的晶振是32MHZ ，所以先要设计一个320000分频器，分频器的输出才可作计数器的输入；其次计数模块设计应综合考虑跑表的计时范围（1小时）和显示输出（6位输出），6位输出中有两位是六进制输出，其余四位是十进制输出，所以可通过设计4个模10计数器和2个模6分 秒 0.01秒计数器来实现，其中较低位的进位输出就是高位的计数输入端。
2、根据设计指标的要求，控制模块应包括开始计时/停止计时、复位两个按钮，即电路设计经常用到的史能端和清零端，这两个控制端口直接接到计数器的清零和史能端即可实现、复位、开始计时/停止计时；但是外围史能输入需要经过史能转换电路后，才可变为计数器可用的史能控制信号。
3、显示计数结果的模块实现较为简单，只需将六位计数结果通过七段译码电路接到输出即可点亮数码管，无需时序控制，直接用组合逻辑电路就可以实现。
数码管显示可以采用扫描显示，用一个频率1KHz的信号扫描一个多路选择器，实现对六位已经锁存的计数结果的扫描输出。
数字跑表设计
学号：课程设计题目数字跑表设计学院自动化学院专业班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 数字跑表设计初始条件：1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。
2．要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；3．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
时间安排：第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；第5天提交电路图，经审查后领取元器件；第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录引言 (1)1设计意义及要求 (2)1.1设计意义 (2)1.2设计要求 (2)2方案设计 (3)2.1设计思路 (3)2.2 方案设计 (4)2.2.1设计方案一（个人方案）电路图 (4)2.2.2设计方案二（小组方案）电路图简单说明 (5)2.3方案比较 (6)3部分电路设计 (7)3.1计数单元 (7)3.2开始和暂停单元 (11)3.3清零功能单元 (12)3.4脉冲输出电路 (14)3.5译码及显示电路 (15)4调试与检测 (18)4.1调试中故障及解决办法 (18)4.2 调试与运行结果 (18)5仿真操作步骤及使用说明 (19)结束语 (20)参考文献 (21)附录1 (22)附录2 (23)本科生课程设计成绩评定表......................... 错误!未定义书签。
引言过去的三个世纪,我们经历了第一次工业革命,人类开始进入蒸气时代,第二次工业革命,人类开始进入电气时代并在信息革命资讯革命中达到顶峰。
EDA课程设计——数字跑表
第一章引言数字电子技术的应用一直在向着广度和深度扩展。
时至今日,“数字化”的浪潮几乎席卷了电子技术应用的一切领域。
由于电子产品的更新周期日益缩短,新产品开发速度日益加快,因而对电子设计自动化(EDA)提出了更高的要求,也有力地促进了EDA技术的发展和普及。
在数字集成电路方面,电路的集成度如摩尔定律(Moore’s Law)所预言的那样，以每1-2年翻一番的速度增长，使电路的复杂程度越来越高、规模越来越大。
同时，在基本技能方面，对使用EDA工具的能力也提出了更高的要求。
因此，学好EDA课程设计至关重要。
第二章 设计说明1.器件介绍-集成十进制加法计数器74160集成同步十进制加法计数器74160。
图2-1给出了74160的引脚排列图和逻辑符号图。
除了具有十进制加法计数功能外，还具有异步复位、同步预置数和计数状态保持、对输入的时钟信号进行分频等功能。
CLRN 为异步复位端,LDN 为预置数控制端,A-D 为预置状态输入端,RCO 为进位输出端,ENT 和ENP 为工作状态控制端(双使能端)。
图2-1 74160逻辑符号图 表2-1 74160功能特性 表2-2是74160的功能表,它给出了各种控制信号作用下计数器的工作状态,具体如下。
序号 CLK CLRN LDN ENP ENT 工作状态 1 × 0 × × × 复位 2 ↑ 1 0 × × 预置数 3 ↑ 1 1 1 1 正常计数 4 × 1 1 × 0 保持,且C=0 5×110 1保持表2-2 74160的功能表⑴当CLRN=0时,无论其他功能端为何状态,计数器都将复位,有QD ～QA=0000(注:QD 为状态端最高位)。
⑵当CLRN=1、LDN=0时,计数器处于预置数状态。
在出现此情况后的第一个CLK 上升沿,将预置输入端加载的数据送入计数器,即有QD ～QA=D ～A(注:D 为置入端最高位)。
课程设计--电子跑表
电子跑表的设计与实现一、设计内容：设计与实现用微机控制的电子跑表的功能。
二、设计要求：1、利用开发箱中的8255以及8254芯片完成功能。
用8254实现计时。
2、显示格式：分秒1/10秒3、定义PC机上的键盘或实验箱上的小键盘控制计时开始、停止和清零。
二、实验器材：PC机一台，实验箱一个三、实验结果1．显示格式：分、秒、1/10秒，用四个LED显示。
中间两个显示秒。
2．定义实验箱上几个开关控制计时开始、停止和清零。
三、实验流程图：8254接线图总线接口8255接线图MY8255_A EQU 0E460HMY8255_B EQU 0E461HMY8255_C EQU 0E462HMY8255_MODE EQU 0E463HMY8254CT0 EQU 0E440HMY8254MD EQU 0E443HSTACK1 SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT ;数据段定义TABLE1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH BUFFER DB 6 DUP(0)count DW 0000HSE DB 00HSEC DB 00HMIN1 DB 00HSEC1 DB 00HMIN22 DB 00HMIN21 DB 00HSEC21 DB 00HSEC22 DB 00HSECOND DB 60HMINUTE DB 60HDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1START: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV BX,OFFSET TABLE1MOV DI,OFFSET BUFFERMOV SI,OFFSET SECONDINIT8255: MOV AL,82H ;向8255写入控制字,PA，PC口作输出,PB口作输入MOV DX,MY8255_MODEOUT DX,ALINIT8254: MOV AL,34H ;8254采用通道0，方式2MOV DX,MY8254MD ;向8254写入控制字OUT DX,ALMOV AX,003CH ;写入计数初值MOV DX,MY8254CT0OUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,ALA3: MOV CX,0004HA4: call display1 ;该死循环用于循环监测PB口的输入,以便进行相应的跳转MOV DX,MY8255_BIN Al,DXCMP AL,01H ;START启动JZ A6CMP AL,02H ;RET复位JZ KEY15CMP AL,03H ;STOP停止JZ A5JMP A4A5: MOV AL,SECONDMOV DX,MY8255_AOUT DX,Aljmp a4A6: CALL DISPLAY1CMP AX,0FFHJZ A4LOOP A4;MOV AL,SECOND ;秒加1MOV AX,countADD AX,0001HMOV count,AXJNZ ND_HOUDAAND_HOU:CALL DISPLAY1JMP A3KEY15: CALL CLEARMOV SECOND,00Hmov minute,00hMOV COUNT,0000HMOV MINUTE,00HJMP a4EXIT1: RETDISPLAY1 PROC ；显示子程序PUSH DSPUSH AXPUSH BXPUSH DXMOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AX,countMOV BL,10DIV BLMOV SEC,AHMOV SE,ALMOV AL,SEMOV AH,0MOV BL,60DIV BLMOV MIN1,ALMOV SEC1,AHMOV AL,MIN1MOV AH,0MOV BL,10DIV BLMOV MIN21,ALMOV MIN22,AHMOV AL,SEC1MOV AH,0MOV BL,10DIV BLMOV SEC21,ALMOV SEC22,AHYY: MOV DX,MY8255_C ;选中一个数码管MOV AL,0FEHOUT DX,ALMOV AL,MIN22MOV BX,OFFSET TABLE1XLATMOV DX,MY8255_A ;输出该数码管对应的显示码OUT DX,ALCALL DELLYMOV DX,MY8255_C ;选中一个数码管MOV AL,0FDHOUT DX,ALMOV AL,SEC21MOV BX,OFFSET TABLE1XLATMOV DX,MY8255_A ;输出该数码管对应的显示码OUT DX,ALCALL DELLYMOV DX,MY8255_C ;选中一个数码管MOV AL,0FBHOUT DX,ALMOV AL,SEC22MOV BX,OFFSET TABLE1XLATMOV DX,MY8255_A ;输出该数码管对应的显示码OUT DX,ALCALL DELLYMOV DX,MY8255_C ;选中一个数码管MOV AL,0F7HOUT DX,ALMOV AL,SECMOV BX,OFFSET TABLE1XLATMOV DX,MY8255_A ;输出该数码管对应的显示码OUT DX,ALPOP DXPOP BXPOP AXPOP DSCALL DELLYRETDISPLAY1 ENDPDELLY PROC ；延时子程序PUSH AXPUSH CXMOV CX , 002FHBB: MOV AX , 0FFFFHAA: DEC AXJNZ AALOOP BBPOP CXPOP AXRETDELLY ENDPCLEAR: PUSH AX ;清零复位MOV AL,3FHMOV BUFFER,ALMOV BUFFER+1,ALMOV BUFFER+2,ALMOV BUFFER+3,ALMOV BUFFER+4,ALMOV BUFFER+5,ALPOP AXRETCODE ENDSEND START六、实验结果：正常运行后，数码管显示全零，按动实验板上的启动键开始计时，四只数码管从高到低位分别显示分、秒、1/10秒。
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课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：邓坚李波工作单位：自动化学院题目: 数字跑表设计初始条件：1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。
2．要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；3．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
时间安排：第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；第5天提交电路图，经审查后领取元器件；第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。
指导教师签名： 2011年 6月26日系主任（或责任教师）签名： 2011年 6月26日目录引言.................................. 错误!未定义书签。
1设计意义及要求 (2)1.1设计意义 (2)1.2设计要求 (2)2方案设计 (3)2.1设计思路 (2)2.2设计方案 (3) (3) (3)2.3方案比较 (4)3部分电路设计 (6)3.1脉冲输出电路 (6)3.2 74LS192计数电路 (7)3.3译码及显示电路 (9)4调试与检测 (11)4.1调试中故障及解决方案 (11)4.2调试与运行结果 (11)数字跑表的仿真操作步骤及使用说明......... 错误!未定义书签。
结束语............................... 错误!未定义书签。
参考文献.............................. 错误!未定义书签。
附录..................................... 错误!未定义书签。
本科生课程设计成绩评定表................. 错误!未定义书签。
引 言在当今随着各个领域的高科技快速发展，社会生产力的发展个社会信息化程度的提高，人们各方面综合素质的提高，世界更新换代的节奏与人们生活的步伐也越来越快，在这告诉发展的当今世界，时间对人们来说无疑是极其宝贵的，时间就是金钱。
随着人们各方面素质的提高，不仅科学领域得到了飞速发展，在当今世界体育领域也飞速发展，运动员们都朝着“更高、更快、更强”目标发展，特别是短跑比赛要求计时器要有足够的精度，这样就出现了本课题研究的数字跑表，用以测量完场某项体育运动所用时间。
用于径赛、游泳、自行车、赛马等对计时器精度要求在百分之一秒。
当今世界的电子科技发展迅猛，其中单片机就是很好的例子，高性能、低功耗、低价格等特性极大丰富了市场。
但为了实践我们的理论知识，使理论与实践相结合本设计不采用单片机技术，而用简单的电器元件组成。
数字钟是一种数字电路技术是实现的时分秒及时装置，与机械式时钟相比具有更高的精准性和直观性，且无机械装置具有更长的使用寿命，因此得到广泛使用。
钟表的数字化给人们生活带来了极大方便，而且大大扩展了钟表元原先的报时功能，因此研究数字钟及扩大其应用，具有非常现实的意义。
关键词:数字跑表，芯片，数码显示管1设计意义及要求1.1设计意义数字钟的是采用数字电路实现对时、分、秒、数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所，成为人们日常生活不可或缺的必需品，由于数字集成电路和石英晶体振荡器的广泛应用，是数字钟的精度远远超过了老式钟表，钟表是数字化给人们生活带来了极大方便，并拥有更多功能，自动振铃、定时广播，自动起灭路灯等。
所有这些都以钟表数字化为基础。
图1.2设计要求1）运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2）用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。
3）设计一个具有、‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示的计时器。
4）要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；5）严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
2方案设计2.1设计思路数字跑表顾名思义主要由数字计数电路组成，选用的芯片也应该是有计数、清零、暂停功能的，例如74LS290、74LS192、74LS390等等，这里我个人选用的是74LS192芯片，在后面章节中会详细说明其用途。
计数电路部分的选材结束后就要考虑显示电路了，显示电路光靠显示数码管绝对是不可以的，所以当然要有译码电路，并且显示管和译码器的共阴、共阳要相互对应。
由于我选用的是共阴极的7段数码管所以与之配套的译码器有74LS48、74HC4511、74LS49等，这里我选用的是74HC4511。
设计要求有百分秒的计时，所以要在电路中加入振荡器，使得输出脉冲频率为100Hz ，所以我选用555定时器组成的多谐振荡器（具体设计方案见后面章节）。
本数字跑表首先要从低位的百分秒计时器开始，按照系统时钟进行计数，计数至100后向秒计数器进位，同时百分秒有99变为00。
计数器以百分秒计数器的进位位为时钟进行计数，计数至60后向分计数器进位，分计数器以秒计数器的进位位为时钟进行计数。
2.2设计方案个人设计电路采用由555定时器组成的多谐振荡器作为触发器，根据公式可计算出R 1=510Ω、R 2=3K Ω、C=2.2F μ，此时T 为0.01s 。
计数器76LS192当CPU 遇到上升沿且CPD=LD =1时开始计数，当CPD=CPU=LD 时保持即暂停。
U1、U2为100进制，当U1从0跳到9时，由TCU 进位端给U2一个下降沿脉冲，使U2开始计数。
当U2到9时再给U3一个下降沿脉冲，U3开始计时。
即U1、U2组成了从00—99的100进制计数。
U3作为秒的个位依然是10进制的计数方式，而秒十位确是6进制计数通过以下方式实现。
要实现6进制即0101接受一个脉冲后直接跳变到0000，所以将Q1、Q2接到与门后反馈回MR 清零端，完成6进制。
分的计数与其同理。
为了保证电路清零功能，将74LS192的MR 清零端接入高平，为了保证6进制芯片的同时清零，将U4的Q1、Q2相与后与清零总线输入两输入或门接到U4的MR 清零端，U6同理。
到此完成计数功能。
译码器的选择与共阴极七段显示器相配，选用74LS4511，为是译码器正常工作将LT 、s CR R T )221(43.1+≈BI高电平，LE接到低电平，同时将QA-QG分别按顺序接到显示器上。
小组采取的方案中。
依然以555定时器组成的多谐振荡器作为脉冲发生器，只是电阻以及电容的值不同，但终究f=100HZ。
其中计数电路选用的芯片为74HC390，其中CKB与Q0相连使得计数方式为8421码，CKA为下降沿触发。
百分秒为100进制计数即00—99，秒和分都是60进制。
当74HC390为十进制时，即1001跳变到0000此时将Q3接到下一位的CPA就会给其一个下降的脉冲，开始计时。
秒的十位是6进制，与之前介绍的74LS192类似，将Q1、Q2相与与总清零线输入两输入端得或门后接到秒时位的清零端，完成到6的清零，同时将Q2连到分的各位，使得到0110时给分个位一个脉冲，分计数器开始计时。
译码及显示电路与个人方案相同。
图2-1 设计方案一2.3方案比较相同点：两种方案的原理相似都分别由触发电路、计数电路、译码及显示电路组成。
都能按照设计要求完成有百分秒计时功能的数字跑表。
不同点：两者都选用555组成的振荡器，但所选取的电容电阻值不同最终都能输出f=100HZ 的脉冲。
对于计数电路就会有一些不同了，小组选用的是74HC390，这个芯片接线方式简单，原理易懂，将CKB与Q0相连组成8421码的二-十进制，所以9后会自动跳变到0。
74LS192接线相对复杂，除了递增、递减计数脉冲输入端还有置数控制端、进位端、借位端等。
但基本原理与390类似。
图2-2 设计方案二3部分电路设计3.1脉冲输出电路两种设计方案均采用555定时器组成的多谐振荡器作为脉冲输出电路。
555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
555电路的内部电路方框图如图3-1所示。
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接VCC。
Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T 为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
由555构成的多谐振荡器如下图图3-2 555组成的多谐振荡器图3-3多谐振荡器波形图由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。
电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端放电，使电路产生振荡。
电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一输出信号的时间参数是：T==0.7（R1+R2）C=0.7R2C其中，为VC由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。
555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。
因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。
3.2 74LS192计数电路74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
(bcd,二进制)，它由四个主从T触发器和一些门电路组成，具有清零、保持、并行输入、加计数、减计数等多种功能。
下面我们介绍74ls192引脚图,74ls192功能表图3-4 74LS192引脚图及逻辑符号其中：MR是清零端是递增计数脉冲输入端CPUCP是递减计数脉冲输入端DPL是置数控制端TCU是进位输出端TCD是借位输出端P0、P1、P2、P3是并行数据输入端Q0、Q1、Q2、Q3是并行数据输出端MR CP U CP D P3P2P1P0Q3Q2Q1Q01 X X X X X X X 0 0 0 00 0 X X d3d2 d1d0d3d2d1d00 1 1 X X X X 加计数0 1 1 X X X X 减计数表3-5 74LS192功能表当MR=1是，计数器各输出端均被清零，即Q0、Q1、Q2、Q3=0000，只有当MR=0是计数器才能实现置数、加计数、减计数及保持等功能。