利用ic芯片設(shè)計(jì)實(shí)用用電子秒表電路_畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-文庫(kù)吧
2025-06-08 10:31 本頁(yè)面
【正文】 有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。數(shù)字電子秒表的設(shè)計(jì)方法有很多種，例如可以用專用的 IC 芯片配以顯示電路及所需要的外圍電路組成電子秒表；也可以用中小規(guī)模的集成電路組成電子秒表；還可以利用單片機(jī)來(lái)制作電子秒表。這些方法各有特點(diǎn)，其中 利用 IC 芯片設(shè)計(jì)的電子秒表電路 的具有穩(wěn)定度好，精度高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件芯片市場(chǎng)較易購(gòu)買等特點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)選用了 IC 芯片設(shè)計(jì)的實(shí)用秒 表。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁(yè) 共 17 頁(yè) 第 2 章 方案設(shè)計(jì) 電子秒表電路 由 啟動(dòng) /停止電路 、 復(fù)位電路 、 時(shí)鐘脈沖電路 、分頻器 電路 、計(jì)數(shù)電路 、譯碼 驅(qū)動(dòng)和 顯示器 六部分 組成。電子 秒表 的 設(shè)計(jì) 框圖如圖 21 所示 。 圖 21 設(shè)計(jì)框圖 計(jì)數(shù)前，先按下復(fù)位開關(guān)，計(jì)數(shù)器清零。按下啟動(dòng)開關(guān)，開始計(jì)數(shù)。石英晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，作為電子秒表的時(shí)間基準(zhǔn)，經(jīng)過分頻器分頻輸出標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)鐘 脈沖輸入計(jì)數(shù)電路，計(jì)數(shù)器輸出端接譯碼器輸入端，譯碼器譯碼，譯碼完成通過顯示管顯示。按下停止開關(guān)，在與非門的功能控制下，停止計(jì)數(shù)，完成一次計(jì)數(shù)。復(fù)位清零完成后就可以開始新一輪的計(jì)數(shù)了。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁(yè) 共 17 頁(yè) 第 3 章 單元電路設(shè)計(jì) 脈沖源產(chǎn)生電路設(shè)計(jì) 石英晶體振蕩電路 石英晶體 振蕩電路 、 LC 諧振電路 、 RC 諧振電路 、 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器等都可以產(chǎn)生 脈沖 信號(hào)，相比之下 石英晶體具有 振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 選頻特性極好 、 穩(wěn)定度高等特點(diǎn)。結(jié)合 設(shè)計(jì)要求 選用了石英晶體振蕩器產(chǎn)生脈沖源。 比較容易買到的石英振子的頻率通常是在幾百 KHz 到幾 MHz 的范圍，此次設(shè)計(jì)選用了頻率為 1MHz 的 HC6U 型石英振子。 采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的 門電路構(gòu)成的 石英 晶體并聯(lián)諧振振蕩 電路。 石英晶體并聯(lián)諧振振蕩器工作原理 石英晶體并聯(lián)諧振振蕩電路圖如圖 31 所示。 111213:41 M H z1M4 7p 4 7pGND GND+ 5V產(chǎn)生1MH z的 脈沖 圖 31 石英晶體并聯(lián)諧振振蕩電 路圖 圖 31 石英 晶體兩端 的電容 通過 接地并 聯(lián)， 石英晶體 與 這兩個(gè) 電容構(gòu)成一個(gè)并聯(lián)諧 振電路，也是構(gòu)成一個(gè) π 型選頻網(wǎng)絡(luò)反饋通道（也稱 π 型諧振電路）。 當(dāng)電容 的損耗電阻大時(shí)，電路的 Q 值 會(huì) 下降，同時(shí)會(huì)使晶體的特性惡化， 為避免這種情況，可四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁(yè) 共 17 頁(yè) 以 在 與非門 輸出端與選頻網(wǎng)絡(luò)間串入一個(gè)電阻， 這個(gè)電阻阻值為 1MΩ 左右 ， 但 連接線 要 粗而短， 這樣 可以減少產(chǎn)生損耗，而且還能防止混入干擾源而干擾了振蕩器的正常工作 。 信號(hào)通過 石英晶體 構(gòu)成的 π 型諧振電路返回 與非門 的輸入端，形成反饋振蕩 。由此可見 該電路 的振蕩頻率是由 π型諧振電路所決定的 。 當(dāng)然，主要還是 石英 晶體所決定。 圖 31 中選用的 石英振子頻率為 1MHz， 這樣就可以產(chǎn)生 1MHz 的脈沖源。 脈沖源信號(hào)分頻設(shè)計(jì) 電路需要 100Hz 信號(hào)，而石英晶體振蕩器電路產(chǎn)生的脈沖源為 1MHz，分頻 1MHz信號(hào)得到 100Hz 信號(hào)必須進(jìn)行萬(wàn)分頻。分頻電路可由 D 觸發(fā)器 、 鎖相環(huán) 電路 、 計(jì)數(shù)器電路 等構(gòu)成，在本電路設(shè)計(jì)中采用 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS160 構(gòu)成萬(wàn)分頻器，以得到電路需要的頻率信號(hào)。 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS160 介紹 74LS160 芯片管腳如圖 32 所示。 P03P14P25P36Q014Q113Q212Q311TC15CEP7CET10CLK2PE9MR17 4L S1 60 圖 32 74LS160芯片管腳圖 圖 32 的 74LS160 芯片管腳中， P0、 P P P3 為輸入端， Q0、 Q Q Q3 為輸出端， TC 為進(jìn)位輸出端， CLK 為時(shí)鐘控制端， MR 為清零端， PE 為預(yù)置端， CEP、CET 為計(jì)數(shù)使能端。 74LS160 計(jì)數(shù)器具有以下功能： 1． 異步清零功能 當(dāng) MR＝ 0 時(shí)，不管其他輸人端的狀態(tài)如何（包括時(shí)鐘信號(hào) CP）， 4 個(gè)觸發(fā)器的輸出全為零。 2． 同步并行預(yù)置數(shù)功能 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁(yè) 共 17 頁(yè) 在 MR＝ 1 的條件下，當(dāng) PE＝ 1 且有時(shí)鐘脈沖 CP 的上升沿 到來(lái) 作用時(shí)， P0、 P PP3輸入端的數(shù)據(jù)將分別 Q0、 Q Q Q3被所接收。由于 預(yù) 置操作必須有 CP 脈沖上升沿到來(lái)有效 ，故稱為同步置數(shù)。 3． 保持功能 在 MR=PE＝ 1 的條件下，當(dāng) CET、 CEP不同時(shí) 1 時(shí)，不管有無(wú) CP 脈沖作用，計(jì)數(shù)器都將保持原有狀態(tài)不變（停止計(jì)數(shù) ）。 利用 74LS160 計(jì)數(shù)器芯片實(shí)現(xiàn)分頻的工作原理 石英晶體振蕩器提供的脈沖源為 1MHz，達(dá)不到秒表計(jì)數(shù)的精度。因此必須對(duì)脈沖源信號(hào)進(jìn)行分頻，經(jīng)計(jì)算要將 1MHz脈沖信號(hào)變?yōu)?100Hz的脈沖信號(hào)須進(jìn)行 1/10000的分頻，在分頻電路的選擇上，可以用四片 74LS160 計(jì)數(shù)器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體連接電路如圖 33 所示。 由于只對(duì)信號(hào)分頻不用計(jì)數(shù) ，可以把四個(gè)輸入端連接出來(lái)一起接地，輸出端不做處理， 清零端 (MR)和預(yù)置端（ PE）接 +5V(高電平 )。通過低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端 TC 控制高位 CEP、 CET(控制端 )即可實(shí)現(xiàn)分頻。 P03P14P25P36Q014Q113Q212Q311TC15CEP7CET10CLK2PE9MR1U 4 7 4L S 1 60P03P14P25P36Q014Q113Q212Q311TC15CEP7CET10CLK2PE9MR1U 5 74 L S 1 60P03P14P25P36Q014Q113Q212Q311TC15CEP7CET10CLK2PE9MR1U 6 74 L S 1 60P03P14P25P36Q014Q113Q212Q311TC15CEP7CET10CLK2PE9MR1U 7 74 L S 1 60VCC+ 5VV C C+ 5VV C C+ 5VV C C+ 5VG N D G N DG N DG N DV C C+ 5V輸入的1MH z脈沖1/10 分頻 1/10 0分頻1/10 00分頻 1/10 000分頻輸出穩(wěn)定10 0Hz 脈沖 圖 33 74LS160 構(gòu)成萬(wàn)分頻器電路 由于只對(duì)脈沖信號(hào)分頻，所
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