数字电路课程设计报告(比赛计时器)

赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书姓名：班级：学号：时间：图1 总原理框图1.1 555定时器555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

本设计用LM555CM定时器设计一个多谐振荡器给电路提供脉冲信号，产生的脉冲信号用由74LS192进行计数，且设置周期为1秒。

1.1.1555定时器管脚名称和功能图2 555的管脚名称1脚为接地端，也是芯片的公共端。

2脚为C2比较器的信号输入端V2l又称为触发端。

它们输入的信号可以图3 555定时器的内部结构1.1.3 555定时器的功能表输入各级输出T 1状态D RV 1l V 2L V 1C V 2C触发器输出Q 1+n输出V OT 1状态0 ⨯ ⨯ ⨯ ⨯0 低电平 导通 1 (32)V CC (31V CC ) 0 1 0 低电平 导通 1 (32)V CC (31V CC ) 0 0 1 高电平 截止 1 (32)V CC (31V CC ) 1 0 0 高电平 截止 1(32)V CC (31V CC ) 11Q不变不变表1 555定时器的功能表1.274LS192十进制同步加减计数器图5 74LS192的内部结构图1.2.374LS192的功能表表2 74LS192的功能表1.374LS48七段译码器本设计中用共阴极七段显示数码管，为使七段显示数码管能正常工作，将74LS190连接到74LS48,74LS48将高低电平信号译成数码管可读信号，从而实现数字的显示。

1.3.174LS48的引脚排列图6 74LS48的引脚排列1.3.274LS48的真值表表3 74LS48的逻辑功能真值表1.4共阴极数码管数码管有共阴和共阳之分，本设计使用共阴数码管，因为译码器使用为74LS48，相应的数码管要用相应的译码器才能实现译码和显示数字。

1.4.1共阴数码管的引脚排列和简易符号图7 八段共阴数码管图8 数码管简易图1.4.2 共阴数码管的内部结构图9 共阴数码管内部结构2电路分析和仿真结果由上对各个元件进行的简介以及相关的原理图，下面对电路进行分部分析。

数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计1.2电路设计方案：24秒倒计时的总体方案框图如图所示，它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。

其中计数器和控制电路使系统的主要模块。

计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停和连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路由自带译码器的数码管组成。

报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。

主体电路：24秒倒计时。

24秒计数芯片的置数端清零端共有一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器倒数计时开始进行倒计时，逐秒倒计时到零。

选取00这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

2.各芯片的用法与功能2.174LS19274LS192是十进制计数器，具有异步清零和异步置数功能，且有进位和借位输出端。

当需要进行多级扩展连接时，只要将前级接到下一级的CP端，端接到下一级的CP端即可。

74LS192功能表： 2.2555定时器555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1，R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1，R2又开始充电；周而复始，形成振荡。

则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。

输出波形的振荡周期可用过度过程公式计算： 3.各部分电路设计3.1信号发生部分：秒脉冲的产生由555定时器组成的多谐振荡电路完成。

简易数字秒表1. 实验设计指标及要求：1.1课题说明：在体育比赛、时间准确测量等场合通常要求计时精度到1%秒（即10 ms ）甚至更高的计时装置，数字秒表是一种精确的计时仪表，可以担当此任。

本课题的设计任务设计一个以数字方式显示的计时器，即数字秒表。

1.2设计内容：a) 数字秒表需求分析，信号及属性定义；b) 电路原理设计、分析、参数计算，画出电路原理图； c) 电路安装与实验测试。

1.3设计要求：d) 量程99.99 S ，计时精度1%秒，计时结果动态显示，十进制格式；e) 设置启动、清除信号，清除信号使输出结果，使电路复位到初始状态；f) 设置暂停、停止信号，暂停、停止时均保持当前结果，直到清除信号有效时止；1.4总体设计思路：数字秒表由4个部分组成：精确的时钟源、十进制计数器、译码器、七段码或液晶显示电路。

时钟源产生符合精度要求的基准时钟，本设计中取10毫秒即可。

十进制计数器需要4个，分别对应4个十进制位，输出为BCD 码。

若采用七段码显示器则译码器完成BCD 到七段码的译码，由4位显示电路动态显示结果。

综上所述，数字秒表应具有以下结构（如图1所示）：图 12.单元电路设计：2.1分频、进位功能的实现：数字秒表由四部分组成：精确的时钟源，十进制计数器，译码器，七段码显示电路。

本实验设计时钟脉冲源采用电路板上的1000HZ 脉冲，74ls90芯片具有2-5-10进制功能，由5片74ls90芯片构成分频、计数电路，第一片74ls90芯片将直接输入的1000HZ 脉冲源分成100HZ ，后四片74ls90芯片再逐次进行10H 、1HZ 、0.1HZ 的分频工作，与此同时后4片74ls90芯片组成十进制计数器与四个终端显示由七段译码显示器连接以显示电路输出结果。

74ls90功能表：图2 74ls90管脚图表174ls90 BCD 十进制计数时序CPa Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 1 1 1 0 00 0 1 1 0 0 1 1 0 00 1 0 1 0 1 0 1 0 11KHZ2.2 分频电路如图3：图32.3 计数电路：此电路需要4个十进制计数器，4个计数器由低位到高位连接起来，每一级的输入脉冲是前一级的十分之一，输出则需要正确连接七段码显示电路，其电路如图4。

数字电子计时器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字电子计时器的原理和组成，掌握基础电子元件的功能和使用方法。

2. 学生能描述数字电子计时器的工作过程，包括计时、清零和预设功能。

3. 学生能够解释数字电子计时器中数字显示的原理，理解二进制与十进制的转换。

技能目标：1. 学生能够运用所学的电子元件，设计并搭建一个简单的数字电子计时器电路。

2. 学生通过实际操作，掌握测试和调试电子计时器的方法，能够解决基本的故障问题。

3. 学生能够运用逻辑思维和问题解决技巧，对电子计时器进行改进和创新。

情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电子技术的兴趣和好奇心，增强对科学探究的热情。

2. 学生在小组合作中，学会分享观点，倾听他人意见，发展团队协作精神。

3. 学生通过实际操作，体验工程的实用性，培养工程意识，认识科技对生活的影响。

课程性质：本课程为实践性强的设计与制作课程，结合电子技术基础知识，培养学生的动手能力和创新思维。

学生特点：假设学生为八年级，具有一定的物理基础和动手能力，对电子技术有初步认识，对实践活动充满兴趣。

教学要求：课程应注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探索和动手实践，强调安全操作和精确测量。

通过课程目标的实现，使学生能够综合运用所学知识，创造性地解决实际问题。

二、教学内容1. 数字电子计时器原理：- 介绍计时器的功能与组成，参照教材第二章“数字电路基础”。

- 讲解晶体管、集成电路等基本电子元件的工作原理。

2. 数字电子计时器电路设计：- 分析计时器电路图的构成，参照教材第四章“时序逻辑电路”。

- 指导学生进行电路图的绘制，选择合适的电子元件。

3. 数字显示原理与转换：- 详述七段显示器的显示原理，参照教材第三章“数字显示技术”。

- 解释二进制与十进制的转换方法，并进行实际操作演示。

4. 电路搭建与测试：- 安排学生分组进行电路搭建，参照教材第五章“电路搭建与调试”。

- 教授测试与调试技巧，指导学生解决电路中可能出现的问题。

《数字逻辑电路设计》课程设计总结报告题目：指导教师：姓名：学号班级：日期：目录一、设计任务书 (3)（一）设计课题 (3)（二）功能要求 (3)二、设计框图及整机概述 (3)（一）原理框图 ............................................... 错误！未定义书签。

（二）整机概述 (4)三、各单元电路的设计方案及原理说明 (5)（一）振荡电路 (5)（二）分秒计数电路 ....................................... 错误！未定义书签。

（三）校时电路 ............................................... 错误！未定义书签。

四、调试过程及结果分析 (7)五、设计、安装及调试中的体会 (8)六、对本次课程设计的意见及建议 (8)七、附录 (9)（一）整机逻辑电路原理图 (9)（二）PCB电路图 ............................................ 错误！未定义书签。

（三）实物图 ................................................... 错误！未定义书签。

（四）元件清单 (10)一、设计任务（一）设计课题比赛计时器（二）功能要求（1）基本功能：○1显示时间：分钟，秒钟（时间为学号后两位，小于20的加上20）○2设置操作开关，计时器具有清零，启动、暂停和继续的功能。

○3场次至少有两次（可多次），半场结束时，有报警信号；比赛结束时，计时器停止工作，有报警信号。

（可用发光二极管显示）（2）基本设计要求：电脑仿真，电路板布线。

二、原理框图及整机概述（一）原理框图（二）整机概述该系统的工作原理是：实验箱提供秒脉冲，基本结构由一个60进制计数器、一个十进制计数器和控制电路构成，计数器的输出经译码器送数码管显示器。

半场结束时，第一块芯片使能端ENP 为低电平，比赛计时器停止计数，发光二极管点亮。

一、概述及设计目的 (4)1.1 概述 (4)1.2 设计目的 (5)二、设计思路 (6)三、设计过程 (7)3.1 方案论证 (7)3.2 电路设计 (14)四、系统调试与结果 (16)五、主要仪器与设备 (18)六、设计体会 (19)数字时分秒计时器设计1、概述及设计目的1.1 概述近年来随着科技的飞速发展，EDA的应用正在不断地走向深入。

时分秒计时器的出现，解决了人们的时间意识问题，更是给人们提供了精确的时间观念，不会因为时间问题而发生纠纷。

时分秒计时器是日常学习生活、电器制造，工业自动化控制、国防、实验等等的理想计时器。

本设计的时分秒计时器系统采用EDA软件绘图，利用计数原理，结合显示电路、电源电路设计计时器，将软件和硬件有机地结合起来，使得系统能够实现数字显示，显示时间为时分秒计数，每秒自动加1，满59秒自动向分钟位进位，秒位清零，满59分钟自动向时位进1，分秒位清零，满12小时全部清零，重新计算，能够精确地进行时间计数。

其中硬件系统可以采用VHDL语言编写程序，也可以采用绘图形式，十二进制，六十进制并在EDA环境中进行观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态，调试波形就可以观察到程序运行结果。

系统主要功能：时钟功能，在数码管上显示小时，分钟，秒钟。

当其单位定位秒当期计数显示59秒时再来一个脉冲秒钟清零并向分钟进一，以此类推，当满59分59秒时，再来一个脉冲则分钟秒钟清零并向小时进一，当计数为11时59分59秒时，则全部清零，重新计数。

该时分秒计时器的显示有计数器的每位分别接给译码器再由显示管显示数字，以便观察。

1.2设计目的1、学习数字电路中的基本器件、计数器及译码显示等单元电路的综合应用。

2、学习电子钟的调试方法。

3、巩固和加深对MAXPLUSII CPLD开发系统的理解和应用。

4、掌握硬件实验装置的方法。

5、掌握综合性电路的设计、仿真、下载、调试方法。

1.3功能时分秒计时器集成了计数器、译码器和驱动等电路，能对时间进行精确地计时，具有清零等控制功能。

河南理工大学万方科技学院《数字电子技术基础》课程设计电气与自动化工程系电气工程及其自动化10届电气3班1016301013张克科李宝平2012.6.18—2012.6.2424秒计数器概述1.1篮球竞赛24秒计时器功能数字电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，在生活中有着各种各样的应用。

因此课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，它将学生的理论知识和实践能力统一起来，为以后的工作做好准备。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就犯规了。

本课程设计的“篮球竞赛24秒计时器”可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。

一旦球员的持球时间超过了24秒，它就自动报警从而判定此球员的犯规。

本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛24秒计时器。

此计时器功能齐全，有显示24秒倒计时的功能，同时系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动、暂停、连续功能。

而在直接清零时，数码管显示器灭灯，计时器为24秒递减计时其计时间间隔为1秒，计时器递减计时到零时，数码管显示器不灭灯，同时发出光电报警信号。

1.2设计任务及要求1.2.1 基本要求（1）显示24秒计时功能。

（2）设置外部操作开关控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。

（3）在直接清零时，要求数码显示器灭灯。

（4）计时器为24秒递减计时器，其计时间隔为1秒。

（5）递减计时到零时，显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

（6）秒脉冲由555多谐振荡器给出。

1.2.2设计任务及目标（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试、直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告电路设计原理与单元模块2.1设计原理24秒计时器的总体参考方案框图如图2.1所示。

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。

《数字逻辑电路设计》课程设计总结报告题目：比赛计时器指导教师：设计人员（学号）：目录一．设计任务书 (1)二．设计框图及整机概述 (1)三．各单元电路的设计方案及原理说明 (2)1、秒计数、译码及显示部分的设计 (2)2、分计数、译码及显示部分的设计 (4)3、控制电路及报警电路部分的设计 (6)四．调试过程及结果分析 (7)五．设计、安装及调试中的体会 (8)六．对本次课程设计的意见及建议 (9)七．附录（包括：整机逻辑电路图和元器件清单 (10)八．关于FPGA (11)一、设计任务书基本设计要求：电脑仿真，电路板布线计时器应具有以下功能:（1）显示时间：分钟，秒钟（时间为学号后两位，小于20的加上20）（2）设置操作开关，计时器具有清零，启动、暂停和继续的功能。

（3）场次至少有两次（可多次），半场结束时，有报警信号；比赛结束时，计时器停止工作，有报警信号。

（可用发光二极管显示）3、给定条件只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计；实验室提供基本元件，做完后交回。

二、设计框图及整机概述整体设计原理框图：整机概述：本实验利用数码管、计数器、译码器、逻辑门等器件实现计时器功能。

时钟脉冲通过CLK 接入计数器，计数器开始计数，再由Q A Q B Q C Q D 接入译码器，实现译码功能，然后由译码器输出端接入数码管，显示出计时数字。

而具体的进制及控制功能通过逻辑门的与门、或门、非门等来实现。

这就是整个实验的基本构思。

在这次实验中，我所做的比赛计时器的终场时间是28分钟，因此，通过逻辑门控制秒信号的两块芯片进制为60，分信号的两块芯片分别到2、8停止计数即可。

三．各单元电路的设计方案及原理说明 秒信号由实验箱提供，无需另行设计1、秒计数、译码及显示部分的设计计数器译码器(数码管显示，加限流电阻)控制电路报警电路（可用发光二极管）秒信号（实验箱提供）秒计数器为M=60的计数器，即显示00～59，采用中规模集成电路双十进制计数器至少需要2片，本次实验中采用两片74LS160，它的个位为十进制，十位为六进制。

数字电子技术基础课程设计报告设计题目：智力竞赛抢答计时器设计人班级学号设计时间指导教师2011年12月26日星期一目录一、技术要求--------------------------------1二、设计方案------------------------------------1三、单元电路设计---------------------------------------31.电源设计----------------------------------32.脉冲信号发生------------------------------------43.整形电路---------------------------------------5四、电路总图-------------------------------------------7 五、原理叙述----------------------------------------7六、元器件明细表----------------------------------8七、设计结语------------------------------------------81.设计过程遇到的问题和解决的办法-----------------------83.心得体会----------------------------------9八、参考资料------------------------------------9九、教师评语-----------------------------10十、结语-----------------------------------10一、技术要求1.设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。

2.显示最先按者，后按者不显示。

3.限时30秒，采用倒计时方式，时间到后显示出来，并发出声音提示。

4.选用数字集成芯片实现。

5.线路简单可靠。

目录前言 (2)第一章设计任务及要求 (3)第二章电路设计原理与设计电路 (4)第三章单元模块3.1 秒脉冲发生器 (5)3.2 倒计时电路 (6)3.3 数码管驱动电路 (7)3.4 报警电路 (7)3.5 控制电路 (8)第四章电路仿真、安装与调试4.1 电路仿真 (10)4.2 安装与调试 (10)第五章实验总结 (11)参考文献 (12)附录一 (13)附录二 (14)附录三 (15)前言数字系统中，使用的最多的时序电路是计数器,计数器在生活中得到了广泛的应用。

篮球运动近几年在我国兴起，逐渐成为一种全民健身的项目。

篮球比赛中的30秒规定使得计数器再次发挥了它的功能。

本次设计中利用即为双向计时器的减计数功能完成电路的倒计时。

除了能够显示30秒倒计时外，本设计电路还具有直接清零、暂停、报警等功能。

在正规的篮球比赛中，对时间的精确度的要求较高，有时在最后的几分钟内赛事可以发生很大的逆转。

而运动员控球不可超过30秒的规定更是将比赛对时间的要求精确到了秒甚至更小的单位。

为了满足赛事对时间的要求，设计一个30秒倒计时器，通过显示倒计时，倒计时结束时发出警报帮助裁判更好的判定运动员是否违规。

通过控制电路报警，很大程度上避免了人为因素产生的误差，从而更体现了比赛中的公平公正原则。

并且，随着篮球运动的流行，这种计时器的市场十分可观。

因此，设计一个30秒倒计时器意义重大。

第一章设计任务及要求（1）具有显示30S计时功能；（2）设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停/连续功能；（3)在直接清零时，要求数码显示器灭灯；（4)计时器为30S递减计时，计时间隔为1S；（5) 计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

第二章电路设计原理本设计是脉冲数字电路的简单应用。

基本设计思路为：利用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，即输出周期为0.1秒的方波，再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒，接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS248把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段输出，然后直接推成动LED，显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能，光电报警用发光二极管来代替，灯亮代表报警。