1.1系統設計思路與總體方案
??通過對設計要求的分析，應用相關的數字電子電路方面的知識畫出原理圖，檢查無誤后，將原理圖在EWB中仿真，驗證通過無誤后，可以考慮使用何種方案來實現設計電路。我們可以通過對照原理圖在萬能板上焊接來實現所設計的電路；也可以在PROTEL中畫出原理圖并布好線通過做PCB板來實現所設計的電路；還可以通過在面包板上插線來實現設計的電路。由于我們考慮到設計電路圖使用的原器件太多，且芯片的引腳太密，給焊接和布線帶來了一定的難度，同時由于我們還沒開始電工實習，對焊接技術了解不多，并且我們模擬電子電路課程采用了萬能板焊接的方案，對萬能板有一定的了解，故不采用此方案。對于PCB板的方案，我們考慮到后續課程（如單片機）等課程設計均要使用到PCB板，所以這次課程設計我們采用PCB板的焊接來實現設計電路。
（1）電路總體功能、結構的分析
??本電路的目標為設計一個數字式秒表，一個最簡單的數字秒表由毫秒信號發生電路，分、秒、毫秒計數電路，譯碼顯示電路組成。
??數字式秒表電路系統由主體電路和擴展電路兩部分組成。其中主體電路完成計數功能，控制電路完成控制的擴展功能。通過所設計電路將實現具有清零、啟動、暫停、繼續等控制功能的計時數字式秒表。

• 單片機相關項目

??根據電路所需要達到的要求，可以將電路的總體結構框圖描述(如圖1.1):

設計時各部分所用的器件名稱如下：
??時鐘信號：由NE555P組成的多諧振蕩器。
??計數器：74LS290
??鎖存器：CT74LS373
??譯碼器：CT74LS48
??顯示器：BS202

1.2總體工作過程
??一、時間的計數和顯示的實現
????首先由毫秒信號產生電路生產毫秒信號，將此信號接到毫秒計數器的信號輸入端。接著，在這個毫秒信號的驅動下，毫秒計數器向秒計數器進位，秒計數器向分計數器進位，最后通過譯碼器將計數器中的狀態以時間的形式顯示出來，這樣就實現了時間的計數和顯示功能。
1.3各功能塊的劃分和組成
??一、毫秒信號產生電路
????NE555定時器是一種電路結構簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。利用閉合回路的反饋作用可以產生自激振蕩。TTL電路延遲時間短，難以控制頻率。電路接入RC回路有助于獲得較低的振蕩頻率，由于門電路的作用時間極短，TTL電路自有幾十納秒，所以想獲得稍低一些的振蕩頻率式很困難的，而且頻率不易調節。在電路中接入RC電路可以有助于獲得較低的振蕩頻率，而且通過改變R，C的數值可以很容易實現對頻率的調節。
??二、分、秒、毫秒計數電路及譯碼、顯示電路
????這部分電路包括6個BCD七段碼計數器，其中兩組接成100進制，剩下一組接成60進制，及相應的譯碼顯示器。之所以要用BCD七段碼計數器，是因為分、秒、毫秒都是要用兩位十進制數表示的，因而分、秒、毫秒的個位和十位所對應的計數器狀態輸出都應該是BCD碼。又因為秒的顯示方式是60進制的，故3個計數器分別要接成100、60、100進制的。
1.4芯片簡介
（一） 74LS290
??74LS290是一種較為典型的異步十進制計數器。它由1個一位二進制和1個異步五進制計數器組成。如果計數脈沖由CLKA端輸入，輸出由QA端引出，即得二進制計數器；如果計數脈沖CLKB端輸入，輸出由QA～QD端引出即得五進制計數器；如果將QA與CLKB相連，計數脈沖由CLKA輸入，輸出由QA～QB引出，即得8421碼十進制計數器。因此，又稱此電路為二——五——十進制計數器。
??74LS290的引腳圖、功能表如下圖所示：

（1）1個下降沿觸發的T觸發器，形成模2計數器；
（2）3個下降沿觸發的T觸發器，組成的異步模5加法計數器；
（3）異步清0 只要S9（1）×S9（2）=0，R0（1）=R0（2）=1，就可使QAQBQCQD=0000，即異步清0。
（4）異步置9 只要S9（1）=S9（2），就可實現全且確切，即異步置9。

（二）CT74LS373
鎖存器的原理圖如下圖

??C是鎖存器信號的輸入端，D是數據輸入端Q和Qo是數據互補輸出端。當C=0時，G2被封鎖，輸出0，G3被封鎖輸出1。G5輸出Q=D，Qo=Do（D和Do是數據互補）。當C由0變1時，分兩種情況討論：一是當C由0變1時，Qo=1，Q=0，G2被封鎖，由于G3兩個輸入都為1，其輸出為0。G4門也被封鎖。G2門的輸出Qo=1。原來的狀態不改變。其二是當C由0變1時，Qo=0，Q=1。G2門的兩輸入均為1，則輸出Qo=0，使Q=1。D無論是0還是1也不改變原來的狀態。綜合上述分析，可看出：C=0時，Q=D，電路不鎖存數據，相當于緩沖器。當C=1時，D不影響電路狀態。C由0變1時將數據D鎖定并保持。直到C由1變回0。
??CT74LS373是一種典型的8位鎖存器，OC是三態輸出控制，低電平有效。即此端加低電平時輸入數據能達到輸出端，加高電平時8個輸出均呈高阻態，C是鎖存器的鎖存控制輸入端。C下降沿鎖存數據并低電平保持，高電不鎖存，輸入數據直達輸出端。每個鎖存器只有一個同相輸出沒有互補輸出。
??表1.2 CT74LS373功能表
輸入 輸出
OC C D Q
L H H H
L H L L
L L X Qo
H X X Z

??表中第1、2行表示在OC為低電平、C為高電平時，Q隨D變化，第三行表示OC和C都為低電平Q保持原狀態QO不變。第四行表示OC為高電平時輸出Q為高組態Z。

第二章 單元電路的設計和總體分析
2.1 毫秒信號的發生電路
??由第一章知道，毫秒信號發生電路由NE555組成的多諧振蕩器。需要的芯片有NE555P，還有電阻、電容。下面來討論這些器件是怎樣產生秒信號的。下圖為其電路圖：

??振蕩電路是數字秒表的核心部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率R1 .R2 .C決定了多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率利用閉合回路中的負反饋作用可以產生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負反饋作用也能產生自激振蕩，只要負反饋作用足夠強。為了得到頻率更加準確的頻率信號，加入了電容和電阻，其中電容為0.01微法，電阻為480K歐姆。
(一)振蕩周期的計算

確定R1、R2、C的值；占空比：

按所設計的電路連線，測試

根據公式：
.
2.2分、秒、毫秒計數電路
??顯然，這部分電路可分成三小塊組成，分別為毫秒部分、秒部分和分部分，在將這三部分進行一定的連接就可得到完整的分、秒、毫秒計數電路。
一、毫秒部分
??該部分的實質是一個100進制的計數器，它的CP脈沖是前面生成的毫秒信號，它的清零信號可以作為向秒進位的進位信號。它需要的元件有74LS290。由上面1.4節可知74LS290是由一個二進制和一個五進制計數器兩個獨立部分組成的，兩部分級聯便成了 進制計數，用兩個74290即組合成下面的100進制圖：

??由表1.1知當開關A接地時即S9（1）×S9（2）=0，R0（1）×R0（2）=0同時滿足所有計數器處于計數狀態，開始計數。每個74290的時鐘輸入端CLKB端與QA端相連組成十進制計數器，CLKA時鐘信號接前一個74290的QD輸出端組成異步十進制計數器。兩個十進制的計數器相連接組成100進制計數器。同理可得出0.99秒的計數器。QA～QD的輸出分別接到鎖存器74373的輸入端。當開關space接低電平時，鎖存器鎖存數據，同時鎖存器將數據輸出到7448碼器的輸入端。

??在秒表電路中，譯碼器的輸入信號就是鎖存器的輸出信號（即計數器的輸出信號），譯碼器的輸出端接主數碼管，計數器輸出的四位BCD碼給譯碼器后，變成某個十進制數對應的控制電平，主驅動數碼管發光，。

??7448輸出為一組七位二進制代碼，輸出高電平有效，正好與共陰極七段數碼顯示管BS202聯結，這就是組成了計數譯碼顯示電路可看出，7448輸出為一組七位二進制代碼，輸出高電平有效，正好與共陰極七段數碼顯示管BS202聯結，這就是組成了計數譯碼顯示電路。顯示譯碼器將輸入的4位二進制數碼QA、QB、QC、QD轉換成不同高、低電平的組合狀態輸出，驅動七段數碼管BS202顯示0～9這十個數字中的任一個。如圖2.6由表1.4知當開關A接Vcc時強制清0，所有計數器全部清0。重新開始計數

第三章 總體電路的設計與安裝
3.1 PCB電路板的制作
（一）PCB制作的操作說明

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的数字式秒表电路设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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