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。常见的方法有：清零法和置数法。本课程设计就是使用74163和74LS00采用清零法制成模6000计数器。

（2）、计数器的扩展

设集成计数器的模为 n。若干片这样的计数器可以扩展成模为N(N>n)的计数器。扩展的方式分为异步和同步两种。本课程设计采用的是同步扩展法。 （3）、可编程分频器。 （4）、序列信号发生器。 表1 74LS163 功能表 输入 输出 CP CR LD CPT CTT D3 × × 0 1 1 1 1 × 0 1 1 1 × × 0 × 1 × × × 0 1 × D3 × × × D2 × D2 × × × D1 × D1 × × × D0 × D0 × × × Q3 0 D3 Q2 0 D2 Q1 0 D1 Q0 0 D0 保持 保持 计数 进位输出:CO=Q3Q2Q1Q0CTT

脉冲源电路：

用 一片NE555 实现多谐振荡，需要

外接电阻RT和电容CT。合理选择电阻和电容的大小可以有效的控制NE555产生需要的信号频率，在本实验中，我们是要它产生的周期为0.01s。 六、连接实际电路：

我们的实际电路是连接在面包板上的，

通过我们的规划，在连线过程中注意做到布线的美观、整齐。我们首先在面包板上连接并实现了模6000计数器功能的电路，并在其基础上设计了控制电路。增加了清零和保持线路及开关，此时，我们又创造性地增设了计时开关，即接通电路电源使计数器停留在00：00处，接通计时开关秒表正常运行。在连接过程中，我们也多次连接错误，造成计数器运行不正常，但我们都通过认真的逐级排查找到了错误并改正了电路。最终经过三天的艰苦奋斗我们完成了课设目标，在实现了电路全部功能的同时为我们的作品加入了自己的创新成分。

七、课程设计过程中遇到的问题： （1）最小位无法停留在9上的问题：

在测试过程中我们发现最小位在暂停时无法停留在9上，在查阅相关资料后我们了解到是因为163的清零端的优先级高于保持端造成的，当最小位对应二进制代码为1001是随着CP脉冲的到来需要清零，此时人为施加的保持信号也随脉冲打入163，但由于保持的优先级低于清零，163就会先清零最终最小位会暂停在0上而不是9。发现这个问题后，我们经过研究决定改变它们的优先级，使用两个与非门实现了停留在9的功能，但问题随之