ne555+74LS390数字跑表设计 PCB封装+原理图+论文

ID:425109 · 发表于 2018-11-16 11:16

设计要求

1. 量程在00分00.00秒~~59分59.99秒即时间以1小时为一个周期；

2. 具有‘分’、‘秒’、‘1/100秒’的十进制数字显示；

3. 要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；

4. 用7位数码管显示分、秒；

5. 画出部分和整体的电路图，以及元器件及参数选择。

工作原理

1.利用555计时器构成能产生特定脉冲的多谢振荡器，产生100Hz的脉冲信号，满足数字跑表的脉冲需求；

2.用多功能计数器产生一百进制和六十进制，实现数字跑表的计数功能；

3.利用各种门电路的组合，实现数字跑表的启动、暂停和清零；

4.利用译码器和数码管实现译码及显示功能。

3. 结构框图
系统框图如图1-1

方案设计

数字跑表的核心部件是计数器，给出合理的时钟脉冲从而实现最低位的计数以及对高位的进位。时序脉冲源由555定时器构成的多谐振荡器，设置特定的参数可以产生频率为100Hz的时序脉冲，为计数器提供时序脉冲，使之进行计数。计数器由3对74LS390双十计数器芯片组成，通过芯片间的连接实现百分秒、秒、分计时电路，量程在00分00.00秒~~59分59.99秒，把小数点后面的两位设计成一百进制的计数器，秒数和分钟数分别设计成60进制的计数器数，计数器输出连接译码器，译码器再连接7位数码管显示的数码管，从左到右分别为分十位，分个位，秒十位，秒个位，百分秒十位，百分秒个位。逻辑门控制构成RS触发器，通过实现电路的通断控制计数器的启动/暂停及清零。

接通电源后，直接显示计时器启动，SW1处于低点平，SW2处于高电平。开关SW2接高电平（上端），电路即开始计时，将开关SW2接低电平（下端），电路就暂停计时，清零开关SW1接高电平（下端），计时清零且停止，显示器显示“0”。这样就实现了数字跑表的各项基本功能。

仿真操作步骤及使用说明

一．各部件说明：

1). 开关SW1为启动\清零端，开关SW2为开始\暂停端，开关为人为控制。

2).电平显示从左到右分别为分十位，分个位，秒十位，秒个位，百分秒十位，百分秒十位。

二．操作说明：

1).开始时SW1置高电平（下端），开关SW2置高电平（上端），此时六个显示器都处于“00 00 00”状态，表示跑表已启动，计时未开始。

2). 把SW1置低电平（上端）即开始计时。

3).SW2置低电平（下端）表示暂停，SW2置高电平（上端）即可实现继续计时。

4).任何时候SW1置高电平（下端）就可以实现清零功能（清零同时跑表停止，若要重新计时则将SW1置低电平（上端））。

5). 当计时到59分59秒99微妙时，在下一个时序脉冲到来后显示器显示“ 00 00

00”，完成一个计时循环，并且系统自动跳到下一个计时循环。

开关SW1 开关SW2 电平显示器状态

高（下）低（下）全零跑表未启动

低（上）低（下）全零跑表启动，未计时

低（上）高（上）跑表跳动开始计时

低（上）低（下）某一数字暂停

高（下） × 全零清零

备注：表格中SW1置低电平，SW2置低电平的两种状态表示跑表刚启动，电平显示为全零的状态与计时后暂停时电平显示为某一数字的状态。

元器件清单

元器件名称	原理图中的名称	值参数	个数（单位：个）
555定时器	555定时器 U12	*	1
7段数码管	LED1—LED6	*	6
4线-7线译码器	74HC4511 U1—U6	*	6
74LS390集成计数器	74LS390 U7—U9	*	6
与门芯片	74LS08 U10	*	2
两输入或门芯片	74LS32 U11	*	2
74LS00	74LS00 U13	*	1
电阻	R1、R2	3K/10K	2
电容	C1、C2	1μF	2
单刀双掷开关	SW1、SW2	*	2

5. 制作过程
1．启动Altium Designer 13；
2．文件→新建→原理图，新建一个原理图；
3．将Schematic.SchDoc保存为数字跑表.SchDoc；
4．文件→新建→库→原理图库，新建一个原理图库；
5．将Schematic Library.SchLib保存为数字跑表.SchLib；
6．逐个进行制作元器件；
7．文件→新建→库→PCB元件库，新建一个PCB元件库；
8．将PCB Library.PCBLib保存为数字跑表.PCBLib；
9．制作元器件封装；
10．在SCH Library最下方的模型中点击添加选项，将元器件与封装一一对应添加上；
11．将添加好封装的元器件添加入原理图中，并进行连线；
12．文件→新建→PCB，新建一个PCB；
13．将PCB.PcbDoc保存为数字跑表.PcbDoc；
14．在原理图界面选择设计→Update PCB Document 数字跑表.PcbDoc→生效更改→执行更改→确定，将制作好的原理图直接调用至PCB板中并摆置整齐；
15．进行PCB布线。

8. 总结
这次的课程设计为时三周，成功地锻炼了我们自己独立思考的能力，使我受益匪浅。此次课程设计，在设计过程中遇到了一些问题，由于电路接线很复杂，这使我在查找错误和最后的PCB布线上遇到了很大的障碍。但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，不过最终经过我的排错与最后电路整改，终于成功完成了此次设计。
通过这次数字跑表设计，本人在多方面都有所提高。通过这次设计提高了我综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行实际的电路制作的能力，巩固与扩充了数电课程所学的内容，掌握了关于跑表的原理与设计理念，让我对各种电路都有了大概的了解，也让我对所学的知识有所加深，并且有了一次新的认识，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
另外，此次设计后我对各种芯片的认识和理解更加熟练，而且对于查找相关知识的方法也掌握了不少，增强了我的实践动手能力，使我深刻地认识到仅仅学习课本上的知识是远远不够的，必须要多多动手，多多实践，才能真正理解并掌握所学的知识，达到学以致用的目的。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程，我今天认真的进行课程设计，就是为明天能稳健地在社会中奔跑打下坚实的基础。

Altium Designer画的原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)