NE555+74ls90电子秒表Multisim仿真设计 含文档

这是大一的时候我做的一个设计，
用555振荡器加十进制加法计数器74ls90构成的电子秒表
用数码管显示
附件里面包含文档和Multisim仿真
刚开始学的时候做的，适合初学者
都是自己原创的，如有不足请大家多多指教

电子秒表是测定段时间间隔的仪表，由振荡电路、计数器、译码器、显示电路等部分组成，其中振荡器组成标准秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。
技术要求:
1、采用中、小规模数字集成电路实现。
2、具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。
3、可以准确显示00.00-99.99。
4、由七段LED显示器显示。
5、控制开关两个:启动(继续)暂停计时开关和复位开关。
6、利用Multisim (或EWB)进行电路仿真与调试。

2.设计原理及方案
2.1 设计方案

该方案采用的是用555振荡器产生一个100HZ的脉冲，送入十进制加法计数器74ls90，通过共阴极七段数码管来显示结果，可以准确显示00.00-99.99秒的计时，并且能够通过控制电路实现启动、暂停、和清零功能。设计流程图如图2.1

                       图2.1 流程图

2.2 设计原理

由555振荡器产生100Hz脉冲信号，作为10毫秒的计时脉冲；10毫秒计数器计满10后，向100毫秒计数器产生进位脉冲；100毫秒计数器计满10后，向1秒计数器产生进位脉冲；1秒计数器计满10后，向10秒计数器产生进位脉冲。计数器的输出经显示译码器译码后送显示器显示。该电路设置两个控制键控制“S1”,“S2”。键“S1”控制电路的清零功能，键“S2”控制电路的暂停功能。

3.设计步骤和结果
3.1振荡器

振荡器是数字秒表的核心。振荡的稳定度及频率的精度决定了数字式秒表的精确度，一般来说振荡器的频率越高，计时精度也越高。555定时器构成的555振荡器如图3.1。

图3.1  555振荡电路

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路， R1，R2和C1是外接定时元件，电路中将高电平触发端（TRH脚）和低电平触发端（TRI脚）并接后接到R2和C1的连接处，将放电端（DIS脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C1来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平时，电源经R1，R2对电容C1充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平。

3.2 计数器

本次实验所用的计数器为74ls90芯片。功能如下：

74LS90计数器是一种中规模二-五-十进制异步计数器，R01、R02是计数器置0端，同时为1有效；R91和R92为置9端，同时为1时有效；若用A输入，QA输出，为二进制计数器；如B为输入，QB-QD可输出五进制计数器；将QA与B相连，A做为输入端，QA-QD输出十进制计数器；若QD与A输入端相连，B为输入端，电路为二-五混合进制计数器。

由于秒表要实现计时00.00-99.99秒的功能，要用到四个十进制计数器。所以将74ls90的QA与B相连，A做为输入端，QA-QD输出十进制计数器；十进制计数器如图3.2所示。

图3.2 十进制计数器

3.3控制电路

开始/清零键（S1）：

将计数器部分的每片74LS90的ＲＯ1与ＲＯ２端相连，如图3.3所示设置一个单刀双掷的开关，开关的一控制端接地，另一控制端接高电平，有74LS90功能表可知：当开关A置于接地端时，计数器开始计数,当开关A置于高电平端时，计数器清零。

暂停键(S2)：

在555振荡器输出端接或门芯片7408N的一端，另一端设置一个单刀双掷的开关，开关的一控制端接地，另一控制端接高电平。当开关B置于低电平端时，计数器暂停。

图3.3 控制电路

4.总电路图

电子秒表总电路图如图4.1所示。在Multisim 14仿真软件中点击运行，当按下开关S2计数器开始计时；当按下开关S1时，计数器清零并停止运行。

图4.1总电路图

我们做的是电子秒表。这次设计能够顺利，离不开指导老师的答疑解惑以及同学之间的配合沟通。
这次设计，由于理论知识的不足，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。然后通过查阅资料，以及老师的耐心讲解，渐渐的有了眉目。这次的设计作品的制作让我对multisim 14有了更加深入的了解。
通过查阅资料，对74ls90芯片以及555组成的振荡器能够熟练的使用。在做设计的过程中，会因为接线错误或者数据的问题而运行出错，就需要一级级排查问题所在，所以一定要有细心和耐心，以及同学之间的配合，才能顺利的完成设计。

6.设计体会
在实际的操作过程中，遇到了各种各样的问题，这也直接反映了在专业知识方面的不足。虽然整个过程都是使用软件进行模拟的，但是有时候一个小小的问题就可能导致设计的暂停、毫无眉目，还好在老师的耐心讲解和同学们的相互配合下，才得以继续，以致与到最后设计的完成。
在设计电路的过程中，也锻炼了我们独立思考的能力，提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象，这个小小的设计让我可以熟练的操作Multisim软件，也了解了不少器件的功能的应用，加深了对数字电路认识和理解。
这一周的设计中感觉比较辛苦，但也学会了很多东西，知道了如何与同学有效的交流与沟通，也锻炼了自己的耐心与细心，达到了预期的目标。不过也认识到自己知识的不足，在今后的学习生活中，要学好专业知识，提高自己的动手能力，达到学以致用的效果。



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2019-11-14 23:11 上传

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