河海大学物联网工程学院
课程设计报告
题 目 电子技术课程设计 专业、学号 1262410327 授课班号 238003 学生姓名 王炤宇 指导教师 刘翔
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摘要：
这次设计的数字秒表计时器由两片74HC160构成两片74LS48实现秒表的计数功能。由于需要比较稳定的信号，我们用555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器产生100HZ的信号，用两个数码管显示计时，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。小功率降压稳压器主要由LM317稳压芯片、LM393比较器、继电器等器件构成，经过巧妙的设计，从而实现了输出12V稳定电压的功能。整个稳压器的设计简单、方便、经济。
关键字：数字秒表；小功率降压稳压器；比较器；继电器；555定时器
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目录
1. 引言
1.1设计目的——————————————————————————————————4 1.1．1数字秒表计时器设计目的—————————————————————————4 1.1.2小功率降压稳压器设计目的————————————————————————-4 1.2设计要求——————————————————————————————————4 1.2.1数字秒表计时器设计要求——————————————————————————4 1.2.2小功率降压稳压器设计要求————————————————————--————5 1.3设计内容——————————————————————————————————5 1.3.1数字秒表计时器设计内容——————————————————————————5 1.3.2小功率降压稳压器设计内容—————————————————————————5
2. 原件分析
2.1原价清单—————————————————————————————————6 2.2数字秒表计时器原价分析——————————————————————————6 2.3小功率降压稳压器原件分析—————————————————————————10
3．电路分析
3.1数字秒表计时器电路图及其分析———————————————————————10 3.2小功率稳压降压器电路图、PCD图及其分析——————————————————11
4.附录
4.1原件清单—————————————————————————————————12 4.2电路图，PCD图——————————————————————————————14 4.3实物图——————————————————————————————————16
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1.引言 1.1 设计目的
1.1.1数字秒表计时器设计目的
（1）运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高专业基本技能和创新能
力。
（2）建立数字电子电路系统的基本概念。 （3）熟悉555方波振荡器的应用。
（4）熟悉计数器的级联及级数、译码和显示电路的整体配合。 （5）熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。 （6）建立分频的基本概念。
1.1.2 小功率降压稳压器设计目的
（1）通过电子技术基础（模电、数电）课程的学校，使学生在掌握基本理论知识的基础上，学会常见电子集成器件的使用。
（2）通过设计一个模数结合的小型电子电路系统，使学生了解电子电路设计的方法、步骤；学会元器件的选用；学会用软件仿真验证设计方案的正确性；培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力。
（3）通过搭建调试电路，进一步熟悉相关仪器设备的使用。
1.2设计要求
1.2.1 数字秒表计时器设计要求
（1）设计一个数字秒表，秒表范围（0.0-9.9），精度0.1秒。 （2）提供两个按键：s1功能为清零、s2功能为启动和暂停。 （3）0.1秒由555产生
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（4）发挥部分：能记录两个时间并显示
1.2.2小功率降压稳压器设计要求
（1）当输入电压小于12VDC时，输入电压与输出电压相同，即直通。
（2）当输入电压大于12V时，输出电压应不大于12VDC，输入电压范围是（6-20VDC），适用于负载变化且需要稳压的场合，考虑如何扩流以满足大电流且电压波动较大的场合。
1.3设计内容
1.3.1数字秒表计时器设计内容
（1）完成数字秒表的设计，画出电路原理图。 （2）运用protel99SE软件画出PCB图。
（3）制板、装元件并焊接出数字秒表的整体设计电路。
（4）测试数字秒表的清零、开始计时、暂停计时和停止计时的功能。
1.3.2小功率降压稳压器设计内容
（1）完成数字秒表的设计，画出电路图，并生成PCD版图，完成连线。 （2）印制电路板，并处理成可用电路板。 （3）对照电路图及PCD版图，安装、焊接元器件。 （4）进行调试、修整，接入电路
2.原件分析 2.1原件清单 见附录1
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2.2 数字秒表计时器原件分析 （1）74HC160：
74HC160为异步清零计数器，即RD端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为“0”，功能表第一行。74HC160具有同步预置功能，在RD端无效时，LD端输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA，即所谓“同步”预置功能（第二行）。
RD和LD都无效，ET或EP任意一个为低电平，计数器处于保持功能，即输出状态不
变。只有四个控制输入都为高电平，计数器（161）实现模10加法计数，Q3 Q2 Q1 Q0=1001时，RCO=1。
8421码加权计数器：，QD、QC、QB、QA输出见计数器工作波形图：
（2）74LS48： 管脚图：
真值表：
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显示电路：
74LS48为数字显示译码器是驱动显示器的核心部件，它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码，并在数码管上显示出来。如图所示为七段显示译码器74LS48的引脚图，输入A3 、A2 、 A1和 A0接收四位二进制码，输出a～g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端 ，以增强器件的功能，扩大器件应用。 从真值表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：灯测试输入 和动态灭零输入 同时等于1，而对其他输入代码则仅要求 =1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的要求。从真值表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：灯测试输入 和动态灭零输入 同时等于1，而对其他输入代码则仅要求 =1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的要求。
灯测试输入低电平有效。当 = 0时，无论其他输入端是什么状态，所有输出a～g均为
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1，显示字形8。该输入端常用于检查74LS48本身及显示器的好坏。动态灭零输入 低电平有效。当 =1，，且输入代码 时，输出a～g均为低电平，即与0000码相应的字形0不显示，故称“灭零”。利用 =1与 = 0，可以实现某一位数码的“消隐”。灭灯输入／动态灭零输出 是特殊控制端，既可作输入，又可作输出。当 作输入使用，且 = 0时，无论其他输入端是什么电平，所有输出a～g均为0，字形熄灭。 作为输出使用时，受 和 控制，只有当 ， ，且输入代码 时， ，其他情况下 。该端主要用于显示多位数字时多个译码器之间的连接。 3．数码管 管脚图：
12345678CbcdpabcdefgdpafegdGNDbcdp.9.
afbcdbceeagbdacdcacedafgcdaceacdacdgbfgbfgbfgbfgb
7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）。此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS48译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS48相应的abcdefg输出端上。
无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了。
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限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V，为计算方便，通常选2V即可。发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏。对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数。 4．555定时器 管脚图：
555组成的多谐振荡器电路：
555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，调节Rp可得到任意频率的脉冲信号，由于电容C充放电回路的时间常数不等，所以输出波形为矩形脉冲，矩形脉冲的占空比随频率变化而变化。该电路是由555定时器以及外围的电阻，电容组成的。555定时器的参数：T=0.1s，f=10Hz=1/0.7(R1+2R2)C，在图中R2=4.7k欧，R1=10k欧，Rp=30欧，C=100微法，如果用示波器观察到频率不正确，可调整Rp来改变频率。
其中从555定时器构成的多谐振荡器OUT引脚出来的频率是10赫兹。
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2.3 小功率降压稳压器原件分析 （1）LM317稳压部分
LM317是一种输出电压可调的稳压芯片，本次电路中通过调节电位器R2实现输出稳定电压12V的功能。
（2）LM393比较部分
LM393的2脚接稳压二极管D2，维持在4V左右，3脚的电压随着输入的变化而变化，通过调节电位器R4，当输入电压为12V时，3脚电位等于2脚电位，从而当输入大于12V时，3脚比2脚点位高，从而1脚输出高电平，从而三极管导通，继电器工作。 （3）继电器部分
当输入低于12V时，比较器输出低电平，继电器3、5脚导通；4、6脚导通，电压原样输出；当输入高于12V时，比较器输出高电平，继电器3、7脚导通；4、8脚导通；输出经过LM317稳过的电压即12V。
3．电路分析
3.1 数字秒表计时器电路分析
（1）控制电路：
接在机械开关K的后面，防止开关K在打开和闭合时一些假 信号窜入逻辑电路。用来控制秒表的开始，暂停。 （2）复位电路：
作为清零复位用。它是由电源，开关和一个电阻组成的电路。 （3）0.1秒脉冲发生器电路：
它由555集成定时器元件和外围的电阻和电容等元件构成的 多谐振荡器。调节滑动电阻的数值，可以改变脉冲发生器的 输出频率。
（4）计数器电路：
从进位制来分，有二进制计数器，十进制计数器等多种形式。 在此采用的74HC160十位二进制计数器，即8421编码方式。 （5）译码器电路：
是将数码转换为一定的控制信号。在此由74LS48集成元件
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构成，它能将十个二进制数码转换为输出端上的电平信号以 （6）控制显示器：
有辉光数码管和荧光数码管等多种显示电路。 此次设计中采用的是共阳极七段LED显示器。
3.2 小功率降压稳压器电路分析 4.附录 4.1原件清单
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12v_DC
序号 名称 比较器 继电器 电阻 电阻 电阻 二极管 三极管 稳压管 8脚插座 电容 电位器 电位器 三端稳压块 排针 插针 焊锡 导线 型号 393 单位 只 数量 1 1 1 4 1 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 总数量 单价（元） DC12V（T73） 只 10K 4.7K 240Ω 4007 9013 5.1V/1W 1μF 10K 200K 317 只 只 只 只 只 只 只 只 只 只 只 只 卷 卷 12
秒表
序号 名称 型号 单位 数量 总数量 单价（元） 显示译码 7段管LED 计数器 2D 定时器 LED LED 按键 四2与非门 电阻 电阻 电阻 电容 电容 4.2电路图，PCD图 数字秒表计时器电路图
7448 共阴 74160 7474 555 红 绿 7400 510Ω 1MΩ 200K 0.01uF 0.1uF 2 2 2 1 2 1 1 2 2 5 3 3 1 2 13
小功率降压稳压器电路图
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小功率降压稳压器PCD图
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实物图
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