秒表电路设计

电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA数字逻辑设计实验报告实验题目：电子秒表学生姓名：指导老师：一、实验内容利用FPGA设计一个电子秒表，计时范围00.00 ~ 99.00秒，最多连续记录3个成绩，由两键控制。

二、实验要求1、实现计时功能：域值范围为00.00 ~ 99.00秒，分辨率0.01秒，在数码管上显示。

2、两键控制与三次记录：1键实现“开始”、“记录”等功能，2键实现“显示”、“重置”等功能。

系统上电复位后，按下1键“开始”后，开始计时，记录的时间一直显示在数码管上；按下1键“记录第一次”，次按1键“记录第二次”，再按1键“记录第三次”，分别记录三次时间。

其后按下2键“显示第一次”，次按2键“显示第二次”，再按2键“显示第三次”，数码管上分别显示此前三次记录的时间；显示完成后，按2键“重置”，所有数据清零，此时再按1键“开始”重复上述计时功能。

三、设计思路1、整体设计思路先对按键进行去抖操作，以正确的得到按键信息。

同时将按键信息对应到状态机中，状态机中的状态有：理想状态、开始状态、3次记录、3次显示、以及其之间的7次等待状态。

因为需要用数码管显示，故显示的过程中需要对数码管进行片选和段选，因此要用到4输入的多路选择器。

在去抖、计时、显示的过程中，都需要用到分频，从而得到理想频率的时钟信号。

2、分频设计该实验中有3个地方需要用到分频操作，即去抖分频（需得到200HZ时钟）、计时分频（需得到100HZ时钟）和显示分频（需得到25kHZ时钟）。

分频的具体实现很简单，需首先算出系统时钟（50MHZ）和所需始终的频率比T，并定义一个计数变量count，当系统时钟的上升沿每来到一次，count就加1，当count=T时就将其置回1。

这样只要令count=1~T/2时clk=‘0’，count=T/2+1~T时clk=‘1’即可。

题目名称：秒表电路设计姓名：班级：学号：指导教师：日期：2016年7月13日《单片机原理及接口技术课程设计》教学大纲课程代码：课程名称：单片机原理及接口技术课程设计周数： 2 学分：1.0学分一、课程设计的性质、任务与目的单片机原理及接口技术课程设计是在学生学习完理论课和实验课的基础上开设的，通过完成一个涉及MCS-51或其他系列单片机多种资源应用并具有综合功能的设计与编程应用，使学生能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，同时在软件编程、仿真调试及相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的设计开发工作打下一定的基础。

本课程设计的主要目的如下：1、增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论知识的理解，掌握单片机内部功能模块（如定时/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、串行口等）的应用；2、掌握单片机应用系统的软硬件设计过程及实现方法，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础；3、提高综合应用所学理论知识独立分析和解决实际问题的能力。

二、本课程设计的基本理论本课程设计的基本理论是单片机原理及接口技术的基本理论，主要包括单片机的硬件结构原理、指令系统、汇编语言、中断系统、定时/计数器、串行接口、I/O接口等。

在学习掌握单片机原理及接口技术课程的前提下，利用实验室提供的单片机实验条件或基于仿真软件，采用汇编语言或C51编程，设计实现一个具体的单片机应用系统项目，熟悉单片机系统设计开发的完整过程。

三、课程设计的方式与基本要求课程设计的方式：每个班级学生按2～3人分为一组，以组为单位进行课程设计（也可一人独立进行），课程设计的题目从教师给定的题目中选取，也可以是指导教师审核通过的学生自选题目。

基本要求：每组选定题目后，按题目要求，首先进行方案论证，通过查阅资料、集体讨论，确定设计方案；然后进行具体的硬件和软件设计；完成设计后，进行硬件/软件调试；最后撰写课程设计报告。

数电课程设计：电子秒表
电子秒表是一种常见的计时工具，它通过使用电子元件实现高精度的计时功能。

下面是一个基于数电的电子秒表的设计方案：
1. 运算部分设计：
- 使用一个1Hz的时钟源，可以通过计数器或者振荡器实现。

- 使用一个可重置的二进制计数器，位数根据需要的计时范
围确定。

例如，如果计时范围为1小时，可使用一个4位二进制计数器。

- 计时开始/停止控制逻辑：这可以通过一个开关电路实现，可以使用一个门电路或者触发器电路。

- 计数器重置逻辑：可以使用一个按钮或者开关来重置计数
器的值。

2. 显示部分设计：
- 使用数码管或者液晶显示器来显示计时结果。

数码管可以
使用共阳或者共阴的7段数码管。

- 使用译码器将计数器的二进制输出转换为译码信号，用于
控制数码管显示的数字。

3. 其他功能：
- 可以添加一个暂停功能，通过一个按钮或者开关来实现。

当计时中按下暂停按钮时，计时器会停止计数，再次按下暂停
按钮时，计时器继续计数。

- 可以添加一个拆表功能，通过一个按钮或者开关来实现。

按下拆表按钮时，计时器会记录当前的计时值，然后重置为0，再次按下拆表按钮时，计时器恢复原来的计时状态。

该设计方案中的电子秒表可根据实际需求进行调整和扩展，例如增加更多的功能按钮、调整计时范围和精度等。

同时，需要注意电路的稳定性和可靠性，以及对供电电源和信号的处理。

4位秒表的设计与制作一、任务要求该任务要求设计并制作一个4位秒表，秒表有启动、停止和清零功能，显示时间为0到9999秒。

该任务是综合应用数码管动态显示、单片机定时计数器和中断系统设计一个具有启动、停止、清零和校时功能的，能显示0到9999秒的4位秒表。

二、设计方案提示4位秒表的设计与1位秒表设计基本相似，所不同的是4位秒表要显示4位数据，而且要有校时功能，所以它只是综合了键盘、定时器、中断系统和动态显示的应用。

多位数显示器是用数码管显示4位十进制数，如果采用数码管静态显示方法，4个数码管要占用4个I/O端口，将占用单片机的所有I/O口而无法实现其他功能，因此不能用静态显示方法实现多位数据的显示。

如何用单片机控制数码管实现多位数据的现实，而又不占用太多的I/O口呢？这就要用到--------数码管的动态显示。

4位秒表设计与1位秒表的设计在原理上是一样的，不同的是：4位秒表要显示4位数，利用前面的数码管显示方法需要4个并行I/0口，而启动停止和清零要占用2个I/O线，89C52单片机只有4个并行I/O口，因此这种显示方法不能满足4位秒表的功能。

那么，如何实现4位秒表的设计呢？这就是该任务的关键------数码管动态显示技术三、系统硬件设计参考：4位秒表电路原理图如图3-21所示，有启动停止、清零和校时电路；数码管的位选端分别接P2口的P2.0~P2.3，段选端接P0口，74LS245是驱动电路。

图3-21 4位秒表电路原理图硬件电路设计图3-17 4位数据显示器的硬件原理图图3-17是4位数据显示器的硬件原理图，数码管是共阳连接，P2口输出显示段码，74LS245驱动数码管显示，CE是片选端，低电平有效；4位数码管的公共端分别由P3.0、P3.1、P3.2、P3.3控制。

四、系统软件设计参考程序//功能：4位数码管动态显示“1234”//函数名：delay50ms//函数功能：采用定时器1、工作方式1实现50ms延时，晶振频率12MHz//形式参数：无//返回值：无void delay50ms(){ TH1=0x3c; // 置定时器初值TL1=0xb0;TR1=1; // 启动定时器1while(!TF1); // 查询计数是否溢出，即定时到，TF1=1TF1=0; // 50ms定时时间到，将定时器溢出标志位TF1清零}void main() //主函数{unsigned char led[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92}; //设置数字0～5字型码unsigned char i,w;TMOD=0x10; //设置定时器1工作方式1while(1) {w=0x01; //位选码初值为01Hfor(i=0;i<4;i++){P2=~w; //位选码取反后送位控制口P2口w<<=1; //位选码左移一位，选中下一位LEDP1=led[i]; //显示字型码送P1口delay50ms(); //延时50ms}}}4位秒表流程图如图3-22所示：包括主函数流程、定时器中断函数和显示函数流程图。

电子技术课程设计报告设计题目：电子秒表院（部）：物理与电子信息学院专业班级：电子信息工程学生姓名:学号:指导教师:摘要秒表应用于我们生活、工作、运动等需要精确计时的方面。

它由刚开始的机械式秒表发展到今天所常用的数字式秒表。

秒表的计时精度越来越高，功能越来越多，构造也日益复杂。

本次数字电路课程设计的数字式秒表的要求为：显示分辨率为1s/100，外接系统时钟频率为100KHz；计时最长时间为60min，五位显示器，显示时间最长为59m59.99s；系统设置启／停键和复位键。

复位键用来消零，做好计时准备、启／停键是控制秒表起停的功能键。

针对上述设计要求，先前往校图书馆借阅了大量的数字电路设计方面的书籍，以及一本电子元件方面的工具书，以待查阅各种设计中所需要的元件。

其次安装并学习了数字电路设计中所常用的Multisim仿真软件，在课程设计过程的电路图设计与电路的仿真方面帮助我们发现了设计电路方面的不足与错误之处。

关键字：555定时器十进制计数器六进制计数器多谐振荡器目录1.选题与需求分析 (1)1.1设计任务 (1)1.2 设计任务 (1)1.3设计构思 (1)1.4设计软件 (2)2.电子秒表电路分析 (3)2.1总体分析 (3)2.2电路工作总体框图 (3)3.各部分电路设计 (4)3.1启动与停止电路 (4)3.2时钟脉冲发生和控制信号 (4)3.3 设计十进制加法计数器 (6)3.4 设计六进制加法计数器 (7)3.5 清零电路设计 (8)3.7 总体电路图： (10)4 结束语与心得体会 (12)1.选题与需求分析1.1设计任务电子秒表在生活中可广泛应用于对运动物体的速度、加速度的测量实验,还可用来验证牛顿第二定律、机械能守恒等物理实验,同时也适用于对时间测量精度要求较高的场合.测定短时间间隔的仪表。

有机械秒表和电子秒表两类。

机械秒表与机械手表相仿，但具有制动装置，可精确至百分之一秒；电子秒表用微型电池作能源，电子元件测量显示，可精确至千分之一秒，广泛应用于科学研究、体育运动及国防等方面在当今非常注重工作效率的社会环境中。

电子科技大学通信学院秒表计时电路实验报告班级通信一班学生学号教师秒表计时电路秒表计时电路一、设计思路概述1.设计要求秒表计时功能，显示分、秒、0.01秒具有启动、暂停、停止和清空功能增加有趣的流水灯输入信号：4bit按键，50MHz时钟输出信号：6位数码管2.设计分析本设计要求秒表计时功能，显示分、秒、0.01秒，而这可以由分频电路实现，将电路的输入时钟进行分频，得到1/60Hz,1Hz,和100Hz信号，就可以达到本设计要求的显示要求了。

本设计要求具有启动、暂停、停止和清空功能，而这个可以由状态机实现，通过合理的配置状态转换，就可以达到要求。

流水灯的实现说来简单，其实也可以做的复杂，漂亮的流水灯其观赏性还是很好地，这里我们只讨论简单流水灯的实现，即单个灯从左到右逐步发光。

这实际是一个移位寄存器，我们可以通过不同的时钟来驱动它，实现不同的流水速度。

这里，我们实现了一个1Hz，和一个10Hz的流水灯电路。

二、总体设计框图及详细说明三、各部分代码设计1、500000进制计数器（分频器）设计：always @(negedge clk or negedge rst10ms)beginif (~rst10ms) beginclk10ms<=0;clk10msreg<=0;endelse if (clk10msreg == 249999) beginclk10ms<=~clk10ms ;clk10msreg<=clk10msreg+1;endelse if (clk10msreg==499999) beginclk10ms<=~clk10ms;clk10msreg<=0;endelse begin clk10msreg<=clk10msreg+1;endend2、状态机设计always @(negedge clk or negedge clear) beginif (~clear) beginstate <= idlestate; rst <= 0; rst10ms <= 0;endelse begincase (state)idlestate: beginif(~start)beginstate<= prestate; rst<=0;rst10ms<=0;endelsestate<=idlestate; endprestate: beginstate<=runstate;rst<=1;rst10ms<=1;endholdstate: beginif(~stop)beginstate<=idlestate; rst<=1;rst10ms<=0;endelse if(~start)beginstate<= runstate; rst<=1;rst10ms<=1;endelsestate<=holdstate; endrunstate: beginif(~stop)beginstate<=idlestate; rst<=1;rst10ms<=0;endelse if(~hold)beginstate<= holdstate; rst<=1;rst10ms<=0;endelsestate<=runstate;enddefault: state <= state;endcaseendend3.10进制计数器（分频器）设计module count10(rst, clk, clkout, counter);input rst;input clk;output reg clkout;output reg [3:0]counter;always @(negedge clk or negedge rst) beginif (~rst) begin clkout<=0;counter<=0;endelse if (counter == 4) begin clkout<=~clkout;counter<=counter+1; endelse if (counter == 9) begin clkout<=0;counter<=0; endelse begin counter<=counter+1;endendendmodule4、6进制计数器（分频器）设计module count6(rst, clk, clkout, counter);input rst;input clk;output reg clkout;output reg [3:0]counter;always @(negedge clk or negedge rst) beginif (~rst) beginclkout <= 0;counter <= 0;endelse if (counter == 2) beginclkout <= ~clkout;counter <= counter + 4'b1;endelse if (counter == 5) beginclkout <= ~clkout;counter <= 0;endelse begincounter <= counter + 4'b1;endendendmodule5、流水灯设计always @(negedge clk1s or negedge rst)beginif (~rst)ledg <= 8'b0;else if (ledg == 8'b0)ledg<=8'b10000000;elseledg<=(ledg>>1);endalways @(negedge clk100ms or negedge rst) beginif (~rst)ledr <= 18'b0;else if (ledr == 18'b0)ledr<=18'b100000000000000000;elseledr<=(ledr>>1);end6、显示译码电路设计always @(negedge clk or negedge rst) begin if (~rst) begindisplayreg <= 3'b000;segcode[0] <= 7'b1111111;segcode[1] <= 7'b1111111;segcode[2] <= 7'b1000000;segcode[3] <= 7'b1000000;segcode[4] <= 7'b1000000;segcode[5] <= 7'b1000000;segcode[6] <= 7'b1000000;segcode[7] <= 7'b1000000;endelse begincase (timeout[displayreg])0: segcode[displayreg] <= 7'b1000000;1: segcode[displayreg] <= 7'b1111001;2: segcode[displayreg] <= 7'b0100100;3: segcode[displayreg] <= 7'b0110000;4: segcode[displayreg] <= 7'b0011001;5: segcode[displayreg] <= 7'b0010010;6: segcode[displayreg] <= 7'b0000010;7: segcode[displayreg] <= 7'b1011000;8: segcode[displayreg] <= 7'b0000000;9: segcode[displayreg] <= 7'b0010000;default: segcode[displayreg] <= 7'b1111111;endcasedisplayreg <= displayreg + 3'b1;endend四、总体电路设计module today(key, ledr, ledg, hex, clk);input [3:0] key;input clk;output reg [17:0] ledr;output reg [7:0] ledg;output [55:0] hex;wire clear;wire start;wire stop;wire hold;assign clear = key[0];assign start = key[1];assign stop = key[2];assign hold = key[3];reg [19:0] clk10msreg;reg clk10ms;wire clk100ms;wire clk1s;wire clk10s;wire clk1min;wire clk10min;wire clk1h;reg [1:0] state;parameter idlestate = 2'b00, prestate = 2'b01, holdstate = 2'b10, runstate = 2'b11;reg rst;reg rst10ms;reg [2:0] displayreg;wire [3:0] timeout [7:0];reg [6:0] segcode[7:0];assign hex = {segcode[7], segcode[6], segcode[5], segcode[4], segcode[3], segcode[2], segcode[1], segcode[0]};always @(negedge clk or negedge clear) beginif (~clear) beginstate <= idlestate; rst <= 0; rst10ms <= 0;endelse begincase (state)idlestate: beginif(~start)beginstate<= prestate;rst<=0;rst10ms<=0;endelsestate<=idlestate;endprestate: beginstate<=runstate;rst<=1;rst10ms<=1;endholdstate: beginif(~stop)beginstate<=idlestate;rst<=1;rst10ms<=0;endelse if(~start)beginstate<= runstate;rst<=1;rst10ms<=1;endelsestate<=holdstate;endrunstate: beginif(~stop)beginstate<=idlestate;rst<=1;rst10ms<=0;endelse if(~hold)beginstate<= holdstate;rst<=1;rst10ms<=0;endelsestate<=runstate;enddefault: state <= state;endcaseendendalways @(negedge clk or negedge rst10ms)beginif (~rst10ms) beginclk10ms<=0;clk10msreg<=0;endelse if (clk10msreg == 249999) beginclk10ms<=~clk10ms ;clk10msreg<=clk10msreg+1;endelse if (clk10msreg==499999) beginclk10ms<=~clk10ms; clk10msreg<=0;endelse begin clk10msreg<=clk10msreg+1;endendcount6 min10counter(rst, clk10min, clk1h, timeout[7]); count10 min1counter (rst, clk1min,clk10min, timeout[6]); count6 sec10counter(rst, clk10s,clk1min, timeout[5]); count10 sec1counter (rst, clk1s, clk10s, timeout[4]); count10 ms100counter(rst, clk100ms, clk1s, timeout[3]); count10 ms10counter (rst, clk10ms, clk100ms, timeout[2]); assign timeout[1] = 4'b1111;assign timeout[0] = 4'b1111;always @(negedge clk or negedge rst) beginif (~rst) begindisplayreg <= 3'b000;segcode[0] <= 7'b1111111;segcode[1] <= 7'b1111111;segcode[2] <= 7'b1000000;segcode[3] <= 7'b1000000;segcode[4] <= 7'b1000000;segcode[5] <= 7'b1000000;segcode[6] <= 7'b1000000;segcode[7] <= 7'b1000000;endelse begincase (timeout[displayreg])0: segcode[displayreg] <= 7'b1000000;1: segcode[displayreg] <= 7'b1111001;2: segcode[displayreg] <= 7'b0100100;3: segcode[displayreg] <= 7'b0110000;4: segcode[displayreg] <= 7'b0011001;5: segcode[displayreg] <= 7'b0010010;6: segcode[displayreg] <= 7'b0000010;7: segcode[displayreg] <= 7'b1011000;8: segcode[displayreg] <= 7'b0000000;9: segcode[displayreg] <= 7'b0010000;default: segcode[displayreg] <= 7'b1111111;endcasedisplayreg <= displayreg + 3'b1;endendalways @(negedge clk1s or negedge rst)beginif (~rst)ledg <= 8'b0;else if (ledg == 8'b0)ledg<=8'b10000000;elseledg<=(ledg>>1);endalways @(negedge clk100ms or negedge rst) beginif (~rst)ledr <= 18'b0;else if (ledr == 18'b0)ledr<=18'b100000000000000000;elseledr<=(ledr>>1);endendmodulemodule count6(rst, clk, clkout, counter);input rst;input clk;output reg clkout;output reg [3:0]counter;always @(negedge clk or negedge rst) begin if (~rst) beginclkout <= 0;counter <= 0;endelse if (counter == 2) beginclkout <= ~clkout;counter <= counter + 4'b1;endelse if (counter == 5) beginclkout <= ~clkout;counter <= 0;endelse begincounter <= counter + 4'b1;endendendmodulemodule count10(rst, clk, clkout, counter);input rst;input clk;output reg clkout;output reg [3:0]counter;always @(negedge clk or negedge rst) beginif (~rst) begin clkout<=0;counter<=0;endelse if (counter == 4) begin clkout<=~clkout;counter<=counter+1; endelse if (counter == 9) begin clkout<=0;counter<=0; endelse begin counter<=counter+1;endendendmodule五、总结及心得体会通过这次试验，我们基本掌握了状态机的实现方法，进一步熟悉和掌握了Verilog HDL的基本使用方法。

电子秒表的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电子秒表的基本原理，掌握计时器的功能及其组成部分。

2. 学生能够描述电子秒表的电路工作原理，包括晶体振荡器、分频器、计数器等关键电路的作用。

3. 学生能够运用所学的电子知识，解释电子秒表中时间测量精度的影响因素。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的电子秒表电路，并进行模拟组装。

2. 学生通过小组合作，能够完成电子秒表的调试和故障排查，提高实际动手操作能力。

3. 学生能够使用适当的工具和仪器，对电子秒表进行性能测试，并做出准确记录。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 通过团队合作设计电子秒表，培养学生解决问题的能力和合作精神。

3. 学生在学习过程中能够体会到科技进步对日常生活的影响，增强创新意识和实践能力。

课程性质分析：本课程为电子技术实践课程，注重理论联系实际，通过设计制作电子秒表，提高学生对电子技术的理解和应用能力。

学生特点分析：假设学生为初中八年级学生，已经具备基础的物理知识和电子技术原理，动手能力强，对新鲜事物充满好奇心。

教学要求：课程需结合学生的认知水平，通过实践操作和小组合作，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，培养创新思维和科学探究能力。

教学过程中，注重引导学生主动参与，鼓励学生提问和思考，确保学习目标的达成。

二、教学内容本课程依据课程目标，结合以下教学内容展开：1. 电子秒表基础知识：介绍电子秒表的组成、工作原理及各部分功能，涉及课本第三章“计时器原理”相关内容。

2. 电路设计与分析：讲解电子秒表电路的设计方法，包括振荡器、分频器、计数器等关键部分的设计，参照课本第四章“数字电路设计基础”。

3. 元器件选择与使用：教授如何选择合适的元器件，如晶体振荡器、集成电路、显示屏等，对应课本第五章“常用元器件”。

4. 实践操作：指导学生进行电子秒表的组装、调试与测试，强调实践操作技能的培养，结合课本第六章“电子制作实践”。

重庆大学城市科技学院电气学院数字电路课程设计任务书课题:数字秒表的电路设计一、设计目的1.掌握数字秒表的设计、组装与调试方法。

2.熟悉集成电路的使用方法。

二、设计任务与要求1.设计任务设计一个能以两位数显示的数字秒表。

2.设计要求基本要求：(1) 两位数码显示功能，能够从“0”到“59”依次显示，显示到“56”时，蜂鸣器持续发出5秒的报警。

(2) 具有手控记秒、停摆和清零功能。

发挥部分：自动报警时，在56秒时，自动发出鸣响声，步长1s，每隔1s鸣叫一次，前两响是低音，最后一响结束为下一个循环开始。

3.设计步骤(1)根据课题，查阅相关资料。

(2)根据提供的元器件，画出系统原理框图，确定基本电路。

(3)用Multism进行仿真验证，修改。

(4)用万能电路板焊接电路，并调试。

(5)撰写课程设计报告。

三、提供的器材清单四、总结报告1.总结数字秒表电路的整体设计、安装与调试过程。

要求有电路图、原理说明、电路所需元件清单、电路参数计算、元件选择、测试结果分析。

2.分析安装与调试中发现的问题及故障排除的方法。

3.设计心得体会。

五、安装要求1、无件安装：电阻平装，二极管紧贴板，三极管根部距板0.5CM。

2、焊点：圆润光滑、无毛刺，无虚焊、假焊、错焊。

3、布线：做到“横平竖直”，无交叉，布线清爽美观。

4、连线细心，耐心，不连错，不漏连，照图反复检查。

附件1：课程设计报告格式课题：专业：班级：学号：姓名：指导教师：设计日期：成绩：重庆大学城市科技学院电气学院×××设计报告（二号黑体）一、设计目的作用（三号宋体，加粗）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（小四号宋体）二、设计要求（三号宋体，加粗）说明：指所设计题目的具体要求××××××××××××××××××××××××××××××××××。

数电课程设计秒表15页一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握数字电路基础知识，特别是计时器电路的设计原理；2. 学习秒表的基本工作原理，理解秒表电路的组成部分及其功能；3. 掌握使用集成数字电路芯片设计秒表的方法，包括逻辑电路图的设计与实现。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并搭建简单的秒表电路；2. 培养学生动手操作能力，包括焊接、调试和排错数字电路；3. 提高学生的问题分析解决能力，能够对秒表电路进行故障诊断和优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发创新意识和探索精神；2. 通过团队合作设计秒表，增强学生的团队协作能力和沟通技巧；3. 强化学生对工程实践的责任感，认识到技术发展对社会进步的重要性。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标定位于理论与实践相结合，强调在理解基础知识的同时，注重学生实践技能的培养。

目标设定具体、可衡量，旨在让学生在学习过程中，不仅能掌握数字电路知识，而且能够将理论应用于实践，解决实际问题。

通过课程学习，使学生达到预定的学习成果，为后续的教学设计和评估提供明确方向。

二、教学内容本章节教学内容紧密围绕课程目标，依据教材相关章节，科学系统地组织以下内容：1. 数字电路基础知识回顾：复习触发器、计数器等基本数字电路的工作原理及应用。

2. 秒表工作原理：介绍秒表的计时机制，分析秒表的组成部分，包括时钟源、分频器、计数器、显示及控制单元等。

3. 集成数字电路芯片：讲解集成数字电路芯片的类型，如555定时器、计数器芯片等，及其在秒表设计中的应用。

4. 逻辑电路设计：教授如何利用数字电路设计软件绘制秒表电路图，以及使用面包板搭建实际电路。

5. 电路搭建与调试：指导学生动手搭建秒表电路，学习焊接、调试和排错技巧。

6. 故障分析与优化：培养学生分析电路故障的能力，针对问题提出解决方案，优化电路设计。

教学内容按照以下进度安排：1-2课时：数字电路基础知识回顾及秒表工作原理介绍。

一.题目：60秒秒表二.设计目的：（1）训练综合运用学过的数字电路的基础知识，独立设计比较复杂的数字电路的能力。

（2）学会快速有效的查阅相关资料的方法和技能。

三.设计任务及主要技术指标和要求1.设计任务：用中小规模集成电路设计一台秒表2.主要技术指标和要求：（1）由555定时器产生1Hz的标准秒信号。

（2）秒表为00~59进制计数器。

四.设计过程1.总体方案（1）框图多谐振荡器计数器译码器数码管进位计数器译码器数码管（2）设计思想由555构成时钟电路，由74161和74160构成计数器，并通过与非门进行进位输出，通过译码器和数码管进行00-59秒表计时。

2.单元电路设计（1）时钟脉冲产生电路由555定时器构成多谐振荡器，电路如图一所示：图一时钟电路（2）计数电路秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。

当计数到59时清零并重新开始计数。

秒的个位部分的设计：利用十进制计数器74LS160和与非门74LS00在面包板上设计10进制计数器显示秒的个位。

计数器的1脚接高电平，7脚及10脚接1。

因为7脚和10脚同时为1时计数器处于计数工作状态.秒的个位和十位的2脚相接从而实现同步工作，15脚（串行进位输出端）接十位的7脚和10脚。

个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位，并十位部计数器的2脚脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。

利用74LS161和74LS00在面包板上设计6进制计数器显示秒的十位：7脚和10脚接各位计数器的15脚（串行进位输出端），当个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位，并十位部分开始计数，通过74LS00对Q2Q1与非接入74LS161的1脚清零端和分个位计数器的2脚脉冲输入端CP，从而实现6进制计数器和进位功能。

电路如图二所示：图二计数电路（3）显示电路由译码器和数码管构成，对计数电路进行显示。

电子技术课程设计---秒表数码显示电路数字秒表电路设计一，课题名称秒表数码显示电路数字秒表电路设计二，设计要求1. 设计1MHz时钟：2．完成0~59小时59分59秒范围内的计时：3．通过按键设置计时起点与终点，计时精度为10ms：4. 计时暂停、恢复和清零功能；5. 计时时间报警功能；三，比较和选定设计的系统方案，画出系统框图1.1，课题分析与方案确定本题要求计数至59时59分59秒，所以要用到六个数码管。

计数精度为10ms,及计数分辨率为0.01秒，所以需要相应的信号发生器。

暂停功能和清零功能通过开关进行控制。

最终方案是使用六个74LS160，六个数码管，以及两个VCC来进行设计，总体采用同步预置法。

1.2，总体设计方案及系统框图数字式秒表，必须有数字显示。

按设计要求，必须用数码管来做显示器。

题目要求59时59分59秒，则需要六个数码管。

要求计数分辨率为0.01秒，则需要相应频率的信号发生器。

总体上，采用六个74LS160计数器。

使用同步预置法，实现59时59分59秒的计时。

将两个74LS160组合，并通过同步预置法实现六十进制，六个计数器分成三组，分别对应时、分、秒的功能。

四，单元电路设计、参数计算和器件选择1.1，各个模块单元设计74LS160 芯片同步十进制计数器（直接清零）作用：1、用于快速计数的内部超前进位.2、用于n 位级联的进位输出.3、同步可编程序.4、有置数控制线.5、二极管箝位输入.6、直接清零.7、同步计数.74LS160的功能真值表。

功能表：图20引脚图：图21逻辑符号及其引脚功能图：图2274ls160中的ls代表为低功耗肖特基型芯片。

74160为标准型芯片。

结构功能一样。

2、160为可预置的十进制计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如表3-1(不同厂家具体值有差别): 异步清零端/MR1 为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完成清零功能。

电子技术课程设计秒表一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握电子技术课程中关于秒表的设计和制作。

具体目标如下：1.了解秒表的基本原理和电子元件的工作原理。

2.掌握秒表的各个组成部分及其功能。

3.熟悉秒表的制作流程和调试方法。

4.能够分析和设计简单的电子电路。

5.能够使用实验仪器和工具进行电子作品的制作和调试。

6.能够运用所学知识解决实际问题。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神。

2.增强学生对电子技术的兴趣和好奇心。

3.培养学生热爱科学、追求真理的情感态度。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.秒表的基本原理和电子元件的工作原理。

2.秒表的各个组成部分及其功能。

3.秒表的制作流程和调试方法。

4.实际操作演练，让学生亲自动手制作和调试秒表。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解秒表的基本原理和电子元件的工作原理，让学生掌握理论知识。

2.讨论法：分组讨论秒表的各个组成部分及其功能，促进学生之间的交流与合作。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解秒表的制作流程和调试方法。

4.实验法：让学生亲自动手制作和调试秒表，提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：电子技术课程教材，为学生提供理论知识的学习。

2.参考书：提供电子技术相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作课件和教学视频，生动形象地展示秒表的制作过程。

4.实验设备：准备实验仪器和工具，让学生能够亲自动手实践。

五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，我们将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和积极性。

2.作业：布置相关的作业，让学生能够巩固所学知识，通过批改作业了解学生的掌握程度。

3.考试：安排一次考试，测试学生对秒表设计和制作知识的掌握情况，包括理论知识和实际操作能力。

淮阴工学院《数字电子技术》课程实验期末考核2014-2015学年第2学期实验名称：电子秒表电路的设计班级：学号：姓名：学院：电子与电气工程学院专业：自动化系别：自动化指导教师：《数字电子技术》实验指导教师组成绩：2015年07月电子秒表电路的设计一、实验目的1 .学习数字电路中基本RS 触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。

2 .学习电子秒表的调试方法。

二、实验原理图11 －1 为电子秒表的电原理图。

按功能分成四个单元电路进行分析。

1.基本RS 触发器图11 －1 中单元I 为用集成与非门构成的基本RS 触发器。

属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。

它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q 作为与非门5 的输入控制信号。

按动按钮开关K2（接地），则门1 输出＝1 ；门2 输出Q ＝0 ，K2复位后Q 、状态保持不变。

再按动按钮开关K1 , 则Q 由0 变为1 ，门5 开启, 为计数器启动作好准备。

由1 变0 ，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。

基本RS 触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。

2. 时钟发生器图11 －1 中单元Ⅲ为用555 定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。

调节电位器R W，使在输出端3 获得频率为50HZ 的矩形波信号，当基本RS 触发器Q ＝1 时，门5 开启，此时50HZ 脉冲信号通过门5 作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。

图11-2 单稳态触发器波形图图11－3 74LS90引脚排列3.计数及译码显示二—五—十进制加法计数器74LS90 构成电子秒表的计数单元，如图11 －1 中单元Ⅳ所示。

其中计数器①接成五进制形式，对频率为50HZ 的时钟脉冲进行五分频，在输出端Q D取得周期为0.1S 的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。

计数器②及计数器③接成8421 码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.1 ～0.9 秒；1 ～9 秒计时。

电子秒表1.设计课题任务及指标1.通过本设计的选题、方案论证、设计计算、安装调试、资料整理、撰写“设计报告”等环节, 初步掌握电子工程设计方法和组织实施的基本技能, 深化、扩展并综合运用课堂上所学的电子电路分析设计方法以及集成电路知识完成小系统的电路设计。

2.利用基本脉冲发生器及计数、译码、显示等单元电路设计数字秒表。

3.在实验装置上或者利用仿真软件完成数字秒表的线路连接和调试。

功能要求:基本要求: 计时从1s至99s；有置数、复位功能；能用开关灵活启动和停止秒表。

扩展功能: 有倒计时功能；能计时从0.1s至9.9s。

2.系统设计方案论证所作为数字式秒表, 所以必须有数字显示。

按设计要求, 须用数码管来做显示器。

题目要求最大记数值为99秒, 那则需要两个数码管。

要求计数分辨率为1秒, 那么则需要相应频率的信号发生器。

选择信号发生器时, 有两种方案：一种是用晶体震荡器, 另一种方案是采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。

由于熟悉程度, 本组采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。

秒表功能中要求有复位功能、能用开关灵活启动和停止秒表, 则控制电路的方案也有两种：方案一, 用74ls08和74ls32及一个3控拨码开关；方案二, 用2个单刀双掷开关及多个单刀开关。

为了能够灵活的控制秒表, 我们选用方案一。

计数部分使用两个74LS192十进制计数器, 这种计数器能够简捷的进行顺逆计时, 为了方便简单译码显示电路采用了74ls48与共阴极七段数码管。

系统框图:图1 流程图4.单元电路设计4.1电源与总控开关图2 电源与总控开关电源由干电池提供；R1为保护电阻；S1为电路总控开关。

4.2脉冲发生器（由555构成的多些振荡器）图3 脉冲发生电路图图4 NE555管脚图由于频率f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz, （1）产生1Hz频率,所以, 电容C1=0.33u, 电阻R2=100KΩ, R3=2.2MΩ。

单片机课程设计说明书电子秒表的设计。

目录一、设计的任务与要求二、硬件电路设计三、软件设计流程四、设计调试过程五、源程序代码六、收获体会七、参考文献一、设计的任务与要求用AT89C51设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示时间为00—99秒，每秒自动加1，另设计一个“开始”键和一个“复位”键。

按键说明：按“开始”按键，开始计数，数码管显示从00开始每秒自动加一,再按“开始”键，停止计数；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00。

二、硬件电路设计AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

AT89C52引脚图主要功能特性：1、兼容MCS51指令系统2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；3、32个双向I/O口；4、256x8bit内部RAM；5、3个16位可编程定时/计数器中断；6、时钟频率0-24MHz；7、2个串行中断，可编程UART串行通道；8、2个外部中断源，共8个中断源；9、2个读写中断口线，3级加密位；10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。

本设计利用AT89C52单片机的定时器/计时器定时和计数的原理，使其能精确计时。

设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计，其硬件电路主要有主控制器、计时与显示电路和复位电路等。

主控制器用AT89C52，显示电路采用共阴极LED数码管显示计时时间。

利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。

P3.0，P3.1，RST开口接四个按钮，分别实现开始，暂停，复位的功能。

基于单片机的秒表设计一、设计需求分析在设计基于单片机的秒表之前，首先需要明确其功能和性能需求。

一般来说，秒表应具备以下基本功能：1、计时功能：能够精确地测量时间，最小计时单位通常为毫秒。

2、启动/停止功能：用户可以通过按键控制秒表的启动和停止。

3、复位功能：将秒表的计时数据清零，以便重新开始计时。

4、显示功能：能够清晰地显示计时结果，通常采用数码管或液晶显示屏。

此外，为了提高用户体验，还可以考虑增加一些扩展功能，如记录多个计时数据、设置计时上限、具备暂停功能等。

二、硬件设计1、单片机选型在选择单片机时，需要考虑其性能、资源和成本等因素。

常见的单片机如 STM32、Arduino 等都可以满足秒表的设计需求。

以 STM32 为例，其具有丰富的定时器资源和高速的处理能力，能够实现高精度的计时。

2、计时模块计时功能的实现通常依靠单片机内部的定时器。

通过设置定时器的工作模式和计数周期，可以精确地测量时间间隔。

例如，使用 STM32的通用定时器，设置为向上计数模式，并根据系统时钟频率和预分频系数计算出定时器的溢出时间，从而实现毫秒级的计时。

3、按键输入模块为了实现秒表的启动、停止和复位操作，需要设计按键输入电路。

可以使用普通的机械按键或触摸按键，将按键的信号连接到单片机的GPIO 引脚，并通过编程检测引脚的电平变化来响应按键操作。

4、显示模块显示模块用于将计时结果直观地展示给用户。

常见的显示方式有数码管显示和液晶显示屏显示。

数码管显示简单直观，但显示内容有限；液晶显示屏则可以显示更多的信息，并且具有更好的可读性。

在选择显示模块时，需要根据实际需求和成本进行综合考虑。

5、电源模块为整个系统提供稳定的电源是保证秒表正常工作的关键。

可以使用电池供电或通过 USB 接口连接外部电源。

在设计电源模块时，需要考虑电源的电压、电流和稳定性等因素。

三、软件设计1、主程序流程主程序主要负责初始化各个模块、检测按键操作和处理计时数据。