数字式秒表电路设计

1.1系统设计思路和总体方案
??通过对设计要求的分析，应用相关数字电子电路的知识绘制原理图。检查正确后，在原理图中绘制原理图EWB中仿真，验证正确后，可以考虑使用哪种方案来实现电路设计。设计的电路可以通过比较原理图在万能板上焊接来实现；或者在PROTEL画原理图，布线PCB设计的电路也可以通过插入面包板来实现。考虑到设计电路图中使用的原始设备太多，芯片的引脚太密，焊接和接线都很困难。同时，由于我们还没有开始电工实习，对焊接技术了解不多，我们模拟电子电路课程采用万能板焊接方案，对万能板有一定的了解，因此不采用该方案。对于PCB考虑到后续课程(如单片机)等课程设计，应采用板方案PCB所以我们采用这个课程设计PCB板的焊接来实现设计电路。
(1)分析电路的整体功能和结构
??该电路的目标是设计一个由毫秒信号、分、秒、毫秒计数电路、译码显示电路组成的数字秒表。
??数字秒表电路系统由主电路和扩展电路组成。主电路完成计数功能，控制电路完成控制扩展功能。通过设计的电路，将实现具有零、启动、暂停、继续等控制功能的计时数字秒表。

• 单片机相关项目

??根据电路需要满足的要求，可以描述电路的框图(如图1所示.1):

各部分使用的设备名称如下：
??时钟信号：由NE555P多谐振荡器的组成。
??计数器：74LS290
??锁存器：CT74LS373
??译码器：CT74LS48
??显示器：BS202

1.2.整体工作流程
??一、实现时间计数和显示
???首先，毫秒信号生成电路生成毫秒信号，并将该信号连接到毫秒计数器的信号输入端。然后，在毫秒信号的驱动下，毫秒计数器进入秒计数器，秒计数器进入分计数器，最后以时间的形式显示计数器中的状态，从而实现时间计数和显示功能。
1.3各功能块的划分和组成
??1.毫秒信号产生电路
????NE555定时器是一种多功能电路，结构简单，使用方便灵活，应用广泛。闭合回路的反馈可以产生自激振荡。TTL电路延迟时间短，频率难以控制。电路接入RC由于门电路的作用时间很短，电路有助于获得较低的振荡频率，TTL电路有几十纳秒，很难获得稍低的振荡频率，频率也不容易调节。接入电路RC通过改变，电路可以帮助获得较低的振荡频率R，C的数值可以很容易实现对频率的调节。
??二、分、秒、毫秒计数电路及译码，显示电路
????这部分电路包括6个BCD七段码计数器，其中两组接成100进制，其余一组接成60进制，以及相应的译码显示器。之所以要用BCD七段码计数器，因为分、秒、毫秒都是用两位十进制数表示的，所以分、秒、毫秒的位置和十位对应的计数器状态输出应该是BCD码。由于秒的显示方式为60进制，因此三个计数器分别接成100、60、100进制。
1.4芯片简介
（一） 74LS290
??74LS290是典型的异步十进制计数器。它由一位二进制和一个异步五进制计数器组成。若脉冲由计数CLKA端输入，输出QA端引出，即得到二进制计数器；如果计数脉冲CLKB端输入，输出QA～QD端引出即得五进制计数器；如果将QA与CLKB连接，计数脉冲由CLKA输入，输出QA～QB即得到8421码十进制计数器。因此，该电路又称为二-五-十进制计数器。
??74LS如下图所示，290引脚图及功能表：

(1)一个下降沿触发的T触发器，形成模2计数器；
(2)由三个下降沿触发的T触发器组成的异步模5加法计数器；
（3）异步清0 只要S9（1）×S9（2）=0，R0（1）=R0（2）=1，就可使QAQBQCQD=一万，即异步清0。
（4）异步置9 只要S9（1）=S9(2)，即异步置9，可，即异步置9。

（二）CT74LS373
锁存器的原理图如下图

??C是锁定信号的输入端，D是数据输入端Q和Qo是数据互补输出端。当C=0时，G被封锁，输出0，G3.封锁输出1。G5输出Q=D，Qo=Do（D和Do是数据互补)。当C由0变1时，分两种情况讨论：一是当C由0变1时，Qo=1，Q=0，G因为G三两个输入均为1，输出为0。G四门也被封锁。G2门的输出Qo=1。原始状态不变。二是C由0变1时，Qo=0，Q=1。G两门输入均为1，则输出Qo=0，使Q=1。D无论是0还是1，都不会改变原来的状态。综以上分析可以看出：C=0时，Q=D，相当于缓冲器，电路不锁定数据。当C=1时，D不影响电路状态。C数据D由0变1锁定并保持。直到C从1变回0。
??CT74LS373是典型的8位锁定器，OC是三态输出控制，低电平有效。也就是说，平时输入数据可以到达输出端，平时8个输出都是高电阻，C是锁定器的锁控输入端。C沿锁数据下降，保持低电平，高电不锁，输入数据直接到输出端。每个锁只有一个相同的输出，没有互补的输出。
??表1.2 CT74LS373功能表
输入 输出
OC C D Q
L H H H
L H L L
L L X Qo
H X X Z

??表中第1行和第2行表示OC为低电平、C高电平时，Q随着D的变化，第三行表示OC和C都保持低电平Q的原状态QO不变。第四行表示OC高电平时输出Q是高组态Z。

第二章 单元电路的设计和总体分析
2.1 毫秒信号的发生电路
??根据第一章，毫秒信号发生电路由NE多谐振荡器由555组成。所需的芯片有NE555P，还有电阻和电容。让我们讨论一下这些设备是如何产生秒信号的。电路图如下图所示：

??振荡电路是数字秒表的核心部分。电容器充放电的速度决定了电路的振荡频率R1 .R2 .C它决定了多谐振荡器的周期，即闭合电路中的负反馈可以产生自激振荡，只要负反馈足够强，闭合电路中的延迟负反馈也可以产生自激振荡。为了获得更准确的频率信号，确的频率信号，其中电容为0.01微法电阻为480K欧姆。
(一)计算振荡周期

1. 确定R1、R2、C值；占空比：
   

2. 根据设计的电路连接进行测试

3. 根据公式：
   .
   2.2分，秒，毫秒计数电路
   ??显然，这部分电路可以分为三个小块，分别是毫秒部分、秒部分和分部分三部分，可以得到完整的分、秒、毫秒计数电路。
   一、毫秒部分
   ??这部分的本质是100进制计数器CP脉冲是前面产生的毫秒信号，其清零信号可作为进位信号进入秒。它需要74个元件LS290。由上面1.4节可知74LS290由两个独立的部分组成，一个二进制和一个五进制计数器，两个部分级联成为 以下100进制图由两个74290组成：
   
   ??由表1.知道当开关A接地时S9（1）×S9（2）=0，R0（1）×R0（2）=0同时满足所有计数器的计数状态，开始计数。每个74290时钟输入端CLKB端与QA端相连组成十进制计数器，CLKA时钟信号接近74290QD异步十进制计数器由输出端组成。100进制计数器由两个十进制计数器连接而成。同理可得出0.计数器99秒。QA～QD锁定器74373的输入端分别接收输出。当开关space连接低电时，锁定器锁定数据，同时锁定器将数据输出到7448码器的输入端。

??在秒表电路中，翻译器的输入信号是锁定器的输出信号（即计数器的输出信号），翻译器的输出端连接到主数字管和计数器的四位BCD编码到译码器后，成为十进制数对应的控制电平，主驱动数码管发光。

??7448输出为一组七位二进制代码，输出高电平有效，与共阴极七段数字显示管相同BS202联结，这就是组成了计数译码显示电路可看出，7448输出为一组七位二进制代码，输出高电平有效，与共阴极七段数字显示管相同BS计数译码显示电路由202显示电路。显示译码器将输入4位二进制数字QA、QB、QC、QD转换为不同高低电平的组合状态输出，驱动七段数字管BS202显示0~9这十个数字中的任何一个。如图2.6由表1.知当开关A接Vcc强制清0，所有计数器都清0。重新开始计数

第三章 总体电路的设计与安装
3.1 PCB电路板的制作
（一）PCB制作的操作说明

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