简易数字秒表课程设计

c51数字秒表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解C51单片机的基本原理，掌握数字秒表的硬件设计及编程方法。

2. 学生能够运用C语言编写程序，实现秒表的启动、停止、计时的功能。

3. 学生了解数字秒表在实际应用中的重要性，如时间测量、实验数据记录等。

技能目标：1. 学生能够运用所学的C51知识，设计并实现一个具有基本功能的数字秒表。

2. 学生通过实际操作，提高动手实践能力，培养解决实际问题的能力。

3. 学生能够运用所学知识，对数字秒表进行调试和优化，提高程序运行效率。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对单片机编程的兴趣，提高学习主动性和积极性。

2. 学生通过合作完成任务，培养团队协作能力和沟通能力。

3. 学生在解决问题的过程中，培养坚持不懈、勇于探索的精神。

本课程针对高年级学生，结合C51单片机课程内容，注重理论与实践相结合。

课程设计旨在帮助学生巩固所学知识，提高动手实践能力，培养解决实际问题的能力。

通过数字秒表的设计与实现，让学生充分体会单片机编程的乐趣，激发学生的学习兴趣，为后续课程学习打下坚实基础。

同时，课程强调团队协作和情感态度的培养，使学生在学习过程中形成积极向上的人生态度。

本章节教学内容主要包括以下几部分：1. C51单片机原理回顾：复习C51单片机的硬件结构、工作原理及编程基础，重点掌握I/O口编程、定时器/计数器等知识点。

2. 数字秒表的硬件设计：介绍数字秒表的硬件组成，包括单片机、时钟电路、显示电路等，分析各部分功能及相互关系。

3. 数字秒表的编程实现：学习如何使用C语言编写程序，实现数字秒表的功能。

内容包括：- 定时器/计数器的配置与使用；- 按键扫描程序编写；- 数码管显示程序编写；- 秒表功能模块设计（启动、停止、计时）。

4. 教学案例分析与实践：结合教材案例，分析数字秒表的设计过程，引导学生动手实践，完成一个具有基本功能的数字秒表设计。

5. 调试与优化：介绍程序调试方法，指导学生运用调试工具，对数字秒表程序进行调试和优化，提高程序运行效率。

1概述1.1课程设计的目的课程设计的目的主要是通过设计环节的实际训练，加深学生对该课程基础知识和基本理论的理解和掌握，培养学生综合运用所学知识的能力，使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与资料以及计算机应用能力等方面得到初步训练，促进学生养成严谨求实的科学态度。

1.2课程设计的技术要求(1)设计一个能测量八名运动员短跑成绩的数字秒表。

要求用四位数码管显示时间，格式为00:00s。

(2)秒表设置九个开关输入（清零开关一个和记录开关八个）。

按下记录开关，将当前计数时间暂存并显示在数码管上。

(3)确定设计方案，按功能模块的划分选择元器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

2数字秒表的设计与制作2.1设计方案选择本系统主要由555 定时器构成的多谐震荡电路，以74LS90芯片为核心的多功能计数器，以及以74LS48 和LED 共阴极数码管为核心的译码驱动显示电路等组成。

通过555 定 时电路产生一个100HZ 的脉冲信号（其对应最小计时单位0.01S ），在脉冲发生由高电平到低电平变化时驱动低位计数器进行计数，在驱动译码显示的同时，满进制向高位发出进位信号并自身清零。

可以通过外围控制电路实现对秒表的清零和显示暂停等功能。

本设计可以有以下几种常见的设计思路：其一是始终发生电路采用固定频率的晶振实现脉冲信号的产生，在经过分频器实现分频，最终得到100HZ 的信号。

其二是计数电路的设计可以通过74LS92 和74LS160实现，也可以由74LS290 实现，最终确定采用74LS90方案，因为此计数不需要进行置数（除了清零），因此采用74LS90比较简洁。

2.2系统模块组成数字秒表主要由多谐振荡电路、计数电路、寄存电路和译码显示电路组成。

系统组成框图如下图所示：图2.2.1 系统组成框图2.3系统功能要求（1）具有始终秒表系统功能要求显示功能，用四个数码管分别显示秒和分；（2）具有3种功能状态：系统时间运行状态，系统时间至零状态，暂存显示状态，通过输入控制信号可以使系统在这3个状态之间切换，使数码管显示相应状态的时间；（3）秒采用100进制计数，当计数到99时又会恢复为00；百分秒采用100进制计数，当计数到99时，向上进位并恢复00。

数字式秒表的课程设计报告目录第一章系统概述------------------------------------------------------------------------------1 1.1系统设计思路与总体方案--------------------------------------------------------------1 1.2总体工作过程-----------------------------------------------------------------------------2 1.3各功能块的划分和组成-----------------------------------------------------------------2 1.4芯片简介-----------------------------------------------------------------------------------2 第二章单元电路的设计和总体分析------------------------------------------------------9 2.1毫秒信号的发生电路--------------------------------------------------------------------9 2.2分、秒、毫秒计数电路-----------------------------------------------------------------10 2.3组合设计-----------------------------------------------------------------------------------12第三章总体电路的设计与安装------------------------------------------------------------15 3.1 PCB电路板的制作----------------------------------------------------------------------15 3.1安装调试的步骤--------------------------------------------------------------------------16 3.2遇到的主要的问题及注意事项--------------------------------------------------------17 第四章总结------------------------------------------------------------------------------------18 附录1元器件明细表------------------------------------------------------------------------19 附录2总原理接线图------------------------------------------------------------------------19 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------20第一章系统概述1.1系统设计思路与总体方案通过对设计要求的分析，应用相关的数字电子电路方面的知识画出原理图，检查无误后，将原理图在EWB中仿真，验证通过无误后，可以考虑使用何种方案来实现设计电路。

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。

plc数字秒表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及在工业控制中的应用。

2. 掌握PLC数字秒表的编程方法，包括定时器指令的使用和程序结构设计。

3. 学习并掌握数字秒表在实际工程中的运用，理解其计数、计时功能。

技能目标：1. 能够运用所学知识，独立设计并实现一个PLC数字秒表的程序。

2. 通过实践操作，提高动手能力，加强团队协作，培养解决实际问题的能力。

3. 学会使用PLC编程软件进行程序的编写、调试和故障排查。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣，激发学习热情。

2. 增强学生的工程意识，培养严谨、细致的工作态度。

3. 培养学生的创新意识，鼓励探索新知，提高自主学习能力。

课程性质分析：本课程为实践性较强的学科，结合PLC技术在工业控制中的应用，以数字秒表为载体，培养学生的编程技能和工程实践能力。

学生特点分析：学生处于具有一定电子技术和编程基础的高年级阶段，具备一定的自主学习能力和问题解决能力。

教学要求：结合学生特点，以实践为主，注重理论与实践相结合，通过项目驱动的教学方式，使学生在实践中掌握PLC数字秒表的编程和应用。

教学过程中，注重引导学生主动探索，培养学生的创新精神和实践能力。

通过课程目标的实现，为学生的未来职业发展奠定基础。

二、教学内容1. PLC基本原理介绍：包括PLC的组成、工作原理、常用编程语言等，对应教材第一章内容。

2. 定时器指令学习：详细讲解定时器的类型、功能、编程方法，对应教材第二章第二节。

- 定时器的分类和使用方法- 定时器指令在PLC程序中的应用实例3. PLC数字秒表程序设计：- 程序设计思路和方法，对应教材第三章第一节- 实践操作：设计并实现一个数字秒表程序，包括启动、停止、复位功能4. PLC编程软件的使用：- 编程软件的基本操作，对应教材第四章第一节- 程序的编写、调试和故障排查方法5. 实践项目：以小组形式完成一个PLC数字秒表的制作，包括硬件连接、程序编写和调试，整合前述章节内容。

课程设计题目简易数字秒表的设计与实现学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师撒继铭2016 年 6 月26 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：撒继铭工作单位：信息工程学院题目: 简易数字秒表的设计与实现初始条件：本设计主要使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等来完成，用一组数码管显示时间计数值。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。

2、技术要求：1）设计一个能测量3名100米跑运动员短跑成绩的数字秒表。

要求用一组四位数码管显示时间，格式为00.00s，最大计数时间是99.99秒。

2）秒表设置3个开关输入（清零开关1个、记录开关1个、成绩开关1个）。

按下“记录”开关第一次，将记录并储存第一名运动员的成绩，以此类推。

当“记录”开关按下3次后，成绩计数结束。

3）成绩计数结束之后，连续按动“成绩”开关，可以把3个运动员的成绩循环显示在数码管上。

4）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

3、查阅至少5篇参考文献。

按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：1、年月日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。

2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。

3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。

4、年月日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录简易数字秒表的设计与实现 (1)摘要 (1)Abstract (2)1 简易数字秒表原理 (4)1.1 简易数字秒表原理总述 (4)1.2 简易数字秒表原理框图 (4)1.3 方案选择 (4)1.3.1 初始方案 (4)1.3.2 方案比较 (5)1.4 单元电路的设计和元器件的选择 (5)1.4.1 555多谐振荡器 (5)1.4.2 计数系统 (7)1.4.3 译码系统及显示系统 (9)1.4.4 记录系统 (11)1.4.5 清零系统 (12)1.5 完整电路图 (12)2 仿真结果及分析 (13)2.1 仿真结果分析 (13)4 性能测试数据及分析 (15)5 收获、建议及体会 (16)7 原件清单 (17)8 参考文献 (18)简易数字秒表的设计与实现摘要随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛，渗透到人们日常生活的方方面面，,掌握必要的数电知识已经成为当代大学生特别是理工类大学生必备的素质之一。

数字秒表课程设计及仿真一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字秒表的基本原理，掌握其计时功能的工作机制。

2. 学生能描述数字秒表电路的组成，包括时钟电路、触发器、计数器等关键元件。

3. 学生能够运用所学知识，分析并解释数字秒表中时间测量的精度和误差来源。

技能目标：1. 学生能够运用仿真软件设计并搭建一个简单的数字秒表电路模型。

2. 学生通过实际操作，学会设置数字秒表，进行时间的测量和记录，掌握基本的时间计算方法。

3. 学生能够利用仿真工具对数字秒表电路进行调试，解决简单的故障问题。

情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电子科技的兴趣，增强对科学探究的热情。

2. 学生能够在小组合作中发展团队协作精神，学会相互尊重和交流分享。

3. 学生通过实际操作和问题解决，培养面对挑战的积极态度和解决实际问题的自信心。

课程性质：本课程属于电子技术实践课程，结合理论教学与实际操作，强调知识的应用与创新。

学生特点：考虑到学生年级特点，课程设计将结合学生的好奇心和动手能力，通过形象直观的仿真实验，激发学生的学习兴趣。

教学要求：教学过程中应注重理论与实践相结合，强调知识的应用和技能的培养，通过课程学习，使学生能将所学知识内化为解决实际问题的能力。

教学评估将基于学生在课程中的具体学习成果进行。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 数字秒表基本原理：介绍数字秒表的计时原理，分析时钟电路、触发器、计数器等关键元件的工作原理。

2. 数字秒表电路组成：详细讲解数字秒表的电路结构，包括时钟电路、控制电路、显示电路等组成部分。

3. 仿真软件应用：教授学生如何使用仿真软件，搭建数字秒表电路模型，并进行调试。

4. 实践操作：指导学生进行数字秒表的设置、时间测量和记录，以及基本的时间计算方法。

5. 故障分析与解决：教授学生如何分析数字秒表电路中的常见故障，并运用所学知识解决问题。

教学内容安排如下：第一课时：数字秒表基本原理及电路组成1. 介绍计时原理和关键元件2. 分析电路结构及工作原理第二课时：仿真软件应用与实践操作1. 搭建数字秒表电路模型2. 进行仿真调试和实际操作第三课时：故障分析与解决1. 分析常见故障及其原因2. 解决实际问题，提高操作技能教学内容与教材关联性：本课程内容紧密联系教材中关于数字电路、计时器等方面的知识，确保学生所学内容的科学性和系统性。

目录数字秒表设计实验任务书 (1)一、设计实验目的： (1)二、设计实验说明及要求： (1)三、数字秒表组成及功能： (1)四、系统硬件要求： (1)五、设计内容及步骤： (2)六、硬件实现 (2)实验报告 (2)一、数字秒表顶层设计 (2)二、数字秒表内部设计 (3)1、分频器 (3)2、十进制计数器 (4)3、六进制计数器 (5)4、二十四进制计数器 (7)5、数据选择和数码管选择模块 (8)6、数码管驱动模块： (9)三、数字秒表仿真波形 (11)四、硬件验证 (11)五、实验总结 (11)数字秒表设计实验任务书一、设计实验目的：在MAX+plusII软件平台上，熟练运用VHDL语言，完成数字时钟设计的软件编程、编译、综合、仿真，使用EDA实验箱，实现数字秒表的硬件功能。

二、设计实验说明及要求：1、数字秒表主要由：分频器、扫描显示译码器、一百进制计数器、六十进制计数器（或十进制计数器与6进制计数器）、十二进制计数器（或二十四进制计数器）电路组成。

在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的100H Z 计时脉冲，除此之外，数字秒表需有清零控制端，以及启动控制端、保持保持，以便数字时钟能随意停止及启动。

2、数字秒表显示由时（12或24进制任选）、分（60进制）、秒（60进制）、百分之一秒（一百进制）组成，利用扫描显示译码电路在八个数码管显示。

3、能够完成清零、启动、保持（可以使用键盘或拨码开关置数）功能。

4、时、分、秒、百分之一秒显示准确。

三、数字秒表组成及功能：1、分频率器：用来产生100H Z计时脉冲；2、二十四进制计数器：对时进行计数；3、六进制计数器：分别对秒十位和分十位进行计数；4、十进制计数器：分别对秒个位和分个位进行计数；5、扫描显示译码器：完成对7字段数码管显示的控制；四、系统硬件要求：1、时钟信号为10MHz；2、FPGA芯片型号EPM7128LC84—15、EP1K30TC144—3或EP1K100QC208—3（根据实验箱上FPGA芯片具体选择）；3、8个7段扫描共阴级数码显示管；4、按键开关（清零、启动、保持）；五、设计内容及步骤：1、根据电路持点，用层次设计概念。

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。

10s秒表的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解10秒表的概念，掌握其基本结构和功能。

2. 学生能够运用10秒表进行简单的时间测量和计算。

3. 学生理解时间的单位换算，并能将10秒表的时间与其他时间单位进行转换。

技能目标：1. 学生能够熟练操作10秒表，包括启动、停止、复位等功能。

2. 学生能够运用10秒表进行实际生活中的时间测量，如实验、运动计时等。

3. 学生通过使用10秒表，培养观察、分析和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对时间的珍惜和管理的意识，养成守时、高效的良好习惯。

2. 学生通过小组合作使用10秒表，增强团队协作和沟通能力。

3. 学生在探索10秒表的过程中，培养对科学技术的兴趣和求知欲。

课程性质：本课程为小学四年级科学课，结合实际操作和生活实例，让学生在实践中掌握时间测量的基本技能。

学生特点：四年级学生具备一定的观察、思考和动手能力，对新事物充满好奇，但注意力容易分散，需要通过有趣的活动和实例来吸引他们。

教学要求：课程设计要注重实践性、趣味性和互动性，引导学生在操作中学习，培养他们的时间观念和实际操作能力。

教学过程中，注重分层指导，关注每个学生的学习进度，确保他们能够达到课程目标。

通过有效的教学评估，及时了解学生的学习成果，为后续教学提供参考。

二、教学内容1. 10秒表的结构与功能- 介绍10秒表的外观结构，包括表盘、按钮、表带等部分。

- 讲解启动、停止、复位等基本功能，让学生了解并掌握操作方法。

2. 时间测量与计算- 学习时间的单位换算，如秒、分、时之间的转换。

- 实践操作：运用10秒表测量不同活动的时间，并进行简单的时间计算。

3. 生活中的时间测量实例- 结合日常生活场景，如实验、运动、做家务等，运用10秒表进行时间测量。

- 分析测量结果，探讨如何合理安排时间，提高效率。

4. 小组合作活动- 分组进行时间测量活动，培养学生的团队协作和沟通能力。

- 共同讨论测量结果，总结经验，提高时间管理意识。