数字秒表课程设计报告(3200字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.7.24

沈阳航空航天大学

课 程 设 计

( 说明书 )

数字秒表的设计

班级 / 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师

沈阳航空航天大学

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称 电子技术综合课程设计 院(系) 自动化 专业 测控技术与仪器 班级 学号 姓名 课程设计题目 数字秒表的设计 课程设计时间: 2011 年 12 月 19 日 至 2012 年 1 月 01 日 课程设计的内容及要求:

一、设计说明

设计一个与实时时钟同步的数字秒表电路。

二、技术指标

1.完成220V市电的整流滤波,输出电路中所需的所有直流电压。

2.具有启动和停止的功能,停止后秒表应保留所计时之值。

3.具有清零功能。

4.用数码管显示时间。

5.推荐元件:74LS00、555、74161或74160、电位器、电阻、电容若干。

三、设计要求

1. 在选择器件时,应考虑成本。

2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。

四、实验要求

1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路。

2.进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料

1.沙占友、李学芝著 . 中外数字万用表电路原理与维修技术.[M]北京:人民邮电

出版社,19xx年

2.童诗白、华成英主编者 . 模拟电子技术基础. [M]北京:高等教育出版社,20xx年

3.戴伏生主编 . 基础电子电路设计与实践 . [M]北京:国防工业出版社,20xx年

4.谭博学主编 . 集成电路原理与应用 . [M]北京:电子工业出版社,20xx年

六、按照要求撰写课程设计报告

指导教师 年月日

负责教师 年 月 日

学生签字 年 月 日

成绩评定表

数字秒表课程设计报告

一、概述

数字式秒表是一种常用的计时工具,以其价格低廉、走时准确、使用方便、功能多而广泛用于体育比赛中,下文介绍了如何利用中小规模集成电路和半导体器件进行数字式秒表的设计。本设计中数字秒表的最大计时是59分59秒,也就是说分辨率是1秒,最后计数结果用数码管显示,需要实现清零、启动计时、暂停计时、继续计时等功能。

在本次设计中由四片74LS161构成计数器来实现秒表的计数功能。由于需要比较稳定的信号,用555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器产生1HZ的信号,用四个数码管显示计时,最后在电路中加入了两个控制开关一个控制电路的启动和暂停;另一个控制电路的清零。

二、工作原理

要实现数字秒表的控制,则要求数字信号控制系统由555脉冲时钟输出信号,且计数器具有开关实现启动计时、暂停计时、继续计时、实现清零等功能,而且需要数码管能够显示出数字。

图 1 数字秒表电路的原理框图

三、电路设计

1.直流稳压电源电路

数字秒表课程设计报告

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图 2 直流稳压电源电路图

工作原理:电源开关接通时,交流电压220V经过变压器T1进行变压,变压后电压经过整流桥电路D1进行整流后,在经过滤波电容C3 =470μF滤除多余的杂波,此时电压信号较为清晰,但是仍然不稳定,电压信号再经过三端稳压器LM7805CT进行稳压,这时得到的电源电压为电路所需的稳定的5V。

2.555多谐振荡器脉冲时钟信号电路

数字秒表课程设计报告

图3 脉冲时钟信号电路图

当555定时器接成多谐振荡器时可以知道电路的振荡周期为T=(R1+R2)Cln2,振荡频率为f=1/T=1/(R1+R2)Cln2,通过改变R和C的参数即可以改变振荡频率,同时多谐振荡器的占空比为q=T1/T=R1+R2/R1+2R2,而且多谐振荡器只有当高电平内部才是导通的,所以应该使占空比q非常高,假定q=98%,根据计算R1=138kΩ,R2=3kΩ,

C1=10μF,此时的T大约也为1s。

3.计数显示电路

数字秒表课程设计报告

图 5 计数显示电路图

74LS161集成芯片为集成4位二进制同步加法计数器,具有异步置0、同步并行置数、计数及保持功能。它有同步置数控制端LOAD,异步清零控制端CLR,工作模式控制端ENP、ENT,时钟输入端CLK,进位输出端RCO,并行数据输入端D~A,计数输出端QD~QA。各控制端控制权的优先级是CLR最高,LOAD其次,最低ENP、ENT。

四、性能的测试

1.直流稳压电源的测试

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图 6 直流稳压电源电压测试电路图

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图 7 直流稳压电源电压测试显示图

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图 8 直流稳压电源波形测试电路图

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图 9 直流稳压电源波形测试显示图

由图7可以看出电压大约为5V,而由图9可以看出示波器显示波形也为直流稳压电源,这符合设计的要求。

2.脉冲时钟电路的测试

数字秒表课程设计报告

图 10 脉冲时钟波形测试电路图

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图 11 脉冲时钟波形测试显示图

由图11可以看出脉冲时钟的波形周期大约为1秒,这符合设计的要求。 3.电路整体性能测试

数字秒表课程设计报告

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图 12 秒计数显示测试图

图 13 分秒计数显示测试图

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图 14 计数显示清零测试图

图 15 计数显示暂停功能测试图

由图12和图13可以看出秒计数显示和分秒计数显示是可以运行的,而由图14和图15可以看出清零功能和暂停功能都是可以运行的,这符合设计的要求。

数字秒表课程设计报告

五、结论

通过一周的设计,总算是有了一个结果。方案和结果都比较满意,完成了所有的设计要求:1.秒表最大计时值为59分59秒;2. 分和秒的数码管显示,分辨率为1秒;

3.具有清零、启动计时、暂停及继续计数等控制功能。在这次课题设计中实现了电路的简洁,使电路图简单易懂。但是,在这次设计过程中,也遇到不少的麻烦,经过多次反复的检查和排除,最终实现了所有功能。

六、性价比

这次设计数字秒表所选择的元件都是价格比较低廉的,如74LS161、74LS00、74LS08、555定时器的价格大约都是1~3元,数码显示管的价格也是3~5元,三端稳压器的价格也是不到1元。而数字秒表的应用是非常多的,所以能用大约不超过50元就能设计出一个数字秒表是性价比较高的。

七、课设体会

我们大二下学期学习了模电,大三上学期学习了数电这两门专业课,这是我们第一次做课程设计,所以不免会感到一些吃力,动手实践和创新能力对于我们理工课院校的学生而言显得相当重要,通过这次的课程设计我发现了自己还存在诸多方面的不足。在仿真过程中出现了不好清零的情况,也一直找不到症结所在,就找到指导老师寻求帮助,虽然我现在已经找到了答案,但是我会继续努力去学习,希望自己能独立解决它。理论知识终究不是实践能力,在实践面前一系列的问题会突发出现,但是没有扎实的理论知识,实践能力又无从存在,二者可谓缺一不可,所以在以后的学习工作中,学习和动手要两手抓,而且两手都要硬,不能留下软肋,让问题钻了空子。本次课程设计很有收获,相信以后的类似这样的课程设计我会做得更好!

参考文献

1.沙占友、李学芝著 . 中外数字万用表电路原理与维修技术.[M]北京:人民邮电出版社,19xx年

2.童诗白、华成英主编者 . 模拟电子技术基础. [M]北京:高等教育出版社,20xx年

3.戴伏生主编 . 基础电子电路设计与实践 . [M]北京:国防工业出版社,20xx年

4.谭博学主编 . 集成电路原理与应用 . [M]北京:电子工业出版社,20xx年

附录I 总电路图

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附录II 元器件清单

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第二篇:数字电子秒表课程设计报告 5400字

重庆机电职业技术学院

课程设计说明书

设计名称: 单 片 机 原 理 设 计

题 目: 数 字 电 子 秒 表 学生姓名: X X

专 业: 电 气 自 动 化 班 级: 1 班 学 号: XXXXXXXXXXXXXXX 指导教师: X X X

日 期: 2010 年 6 月 16 日

重庆机电职业技术学院

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课程设计任务书

专 业 年级 一、设计题目

数字电子秒表设计

二、主要内容

利用独立式按键AN1(P0.0)启动定时器T0计时,AN2( P0.1)停止用于停止定时器T0计时,使用2个八段数码管输出记时值,秒钟的计时时间范围在0~99秒内。

三、具体要求

3.1、实验电路连线

①本实验中要把跳线JP1(板子右上角,LED灯正上方)跳到DIG上,J23(在黄色继电器右上方)接到右端;把跳线J9(紧贴51插座右方,蜂鸣器下方,RST复位键上方)跳到右端;把跳线J6跳到AN端,AN1(P0.0)~ AN4(P0.4),(J6在51插座右下方,4×4键盘左上方)。

3.2、实验说明

① 本实验中要将记时结果送2个数码管中显示,这可通过调用编写的显示子程序来实现,实现过程是:先将记时值一位一位的拆开,分别送到显示缓冲区(片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区用于存放段码数据, 其中32H~35H里面均存放0的段码0DFH)中去,然后调用显示子程序。② 与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0-3,并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位,并控制定时器的运行或停止等。本实验中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位,本系统fosc=11.0592MHz,当定时器T0工作在方式1(16位)时,最大定时时间为: 216* 0.9216μs= 60397.9776μs;再利用软件记数,当T0中断17次时,所用时间为 60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s因此在T0中断处理程序中,要判断中断次数是否到17次,若不到17次,则只使中断次数加1,然后返回,若到了17次,则使电子秒表记时值加1(十进制),请参考硬件实验四有关内容。③ 使用独立式按键AN1(P0.0)~ AN2(P0.1)时要注意采用软件消抖动的方法,一般采用软件延时(10ms)的方法,即通过P0.0和P0.1的输入值的变化控制秒表的启动和停止。

3.3

数字电子秒表课程设计报告

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A显示子程序框图

数字电子秒表课程设计报告

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B 主程序框图 C T0中断主程序程序框图

4、参考资料见附件

四、进度安排

第1天:编写显示子程序;

第2天:完成硬件调试;

第3天:编写主程序和T0中断子程序

第4天:完成硬件调试

第5天:实现课程设计题目要求,完成课程设计

五、成绩评定

指导教师 签名 日期 年 月 日

系主任 审核 日期 年 月 日

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目录

一、设计任务分析 ··············································································································· 1

二、系统总体方案的设计 ··································································································· 1

2.1系统设计所需硬件 ······························································································ 1

三、试验设计原理图 ··········································································································· 2

四、软件设计分析 ··············································································································· 3

4.1程序流程图: ········································································································· 3

4.2 程序清单 ················································································································ 4

五、试验设计总结 ··············································································································· 5 1

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一、设计任务分析

1、利用单片机定时器/计数器中断设计秒表,从而实现秒、十分之一秒的计时。

2、综合运用所学的《单片机原理与应用》理论知识,通过实践加强对所学知识的理解,具备设计单片机应用系统的能力。3、 通过本次课程设计加深对单片机掌握定时器、外部中断的设置和编程原理的全面认识复习和掌握,对单片机实际的应用作进一步的了解。4、 通过本次试验,增强自己的动手能力。认识单片机在日常生活中的应用的广泛性、实用性。

二、系统总体方案的设计

本实验利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,通过采用proteus仿真软件来模拟实现。模拟利用AT89C51单片机、LED数码管以及控件来控制秒表的计数以及计数的开启与复位。计秒数码管采用两位的数码管,当计数超过范围是所有数码管全部清零重新计数。

2.1系统设计所需硬件

Atmel89C51单片机芯片一个、LED数码显示管两个,低压电源、开关(按钮)两个、电阻、电容及导线若干。由于条件限制本实验采用软件模拟硬件系统,采用proteus软件进行模拟设计及调试工作。

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图1 七段数码管引脚图

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图2 Atmel89C51单片机外部引脚图

三、试验设计原理图

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图3 试验设计电路图

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四、软件设计分析

4.1程序流程图:

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4.2 程序清单 org 00h ljmp main org 001bh ljmp t1int main: mov sp,#70h mov tmod,#10h mov tl1,#30h mov th1,#0f8h mov ie,#88h mov r7,#10 clr tr1 up1: mov 30h,#10h mov 31h,#20h mov p2,30h lcall d2ms anl p2,#00h mov p2,31h lcall d2ms anl p2,#00h jb p1.4,up1 setb tr1 up2: mov p2,30h lcall d2ms anl p2,#00h mov p2,31h lcall d2ms

anl p2,#00h jnb p0.1,up2 mov a,#1ah cjne a,30h,up2 mov a,#2ah cjne a,31h,up2 sjmp main t1int:mov tl1,#30h mov th1,#00h djnz r7,t1int1 mov r7,#10 inc 30h mov a,#1ah cjne a,30h,t1int1 mov 30h,#10h inc 31h mov a,#2ah cjne a,31h,t1int1 mov 31h,#20h t1int1: reti d2ms:mov r6,#2 d1: mov r5,#250 djnz r5,$ djnz r6,d1 ret

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五、试验设计总结

通过这一周的课程设计,我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解,同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。本次电子课程设计主要是对已学习的模拟电子技术、数字电子技术和单片机的综合应用,同时加上电路等知识,设计完成了利用软件模拟的秒表。经过几天的奋战,我感受很深.在设计过程中深感自己在培养动手能力这方面还需很大的努力。同时把这个课程设计作为一次锻炼,为以后生活学习中培养善于动手,乐于动手的习惯。

单片机课程设计不仅给我们提供了一个很好的展现应用自己所掌握的知识的平台,又是检验自己所学知识的一次考核。

在设计的过程中我也不可避免的遇到了很多的问题。尤其是在调试过程中,会因为某些原因出不来结果,通过这次的课程设计,我也发现了不少自己不会的知识,通过查询各方面资料,我也进步了很多,有学会了很多上课时没掌握的东西, 最后在调试结果出来后,我更是无比的兴奋,无比的自豪。总之,通过这次电子课程设计,我不仅对自己的知识有了更好的掌握和应用,在以后的学习和生活中受用终身.

二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。但是,实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能,一个控制电冰箱温度的计算机难道要用P4吗?应用的关键是看是否够用,是否有很好的性能价格比。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。自从19xx年问世以来,单片机获得了巨大的发展。现在比较流行的单片机是美国Intel 的MCS51/96以及Motorola的MC系列,Zilog 的Z8系列,同时还有更多新型的、功能更强的单片机不断出现。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

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中国使用单片机的历史只有短短的30年,在初始的短短五年时间里 发展极为迅速。纵观我们现在生活的各个领域,从导 弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据 处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时,这些 东西也能做,但是只能使用复杂的模拟电路,然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,并且由于长期使用, 元器件不断老化,控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们 只需要在单片机外围接一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了,成 本也降低了,长期使用也不会担心精度达不到了。所以,它的魔力不仅是在现在,在将来将会有更多的 人来接受它、使用它。据统计,我国的单片机年容量已达3 亿片,且每年以大约20%的速度增长,但相对于 世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩 具厂等生产产品多数用到单片机,并不断地辐射向内地。 所以,学习单片机在我国是有着广阔前景的。

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