数字电路课程设计-电子秒表的设计 - 图文

目录

1.引言

1.1设计目的-------------------------------------------------------2 1.2设计内容-------------------------------------------------------2 1.3设计要求-------------------------------------------------------2

2．数字电子秒表设计

2.1仪器设备-------------------------------------------------------3 2.2设计原理-------------------------------------------------------3 2.3电路设计及仿真-------------------------------------------------3

3.电路的硬件验证--------------------------------------------------10 4.心得体会---------------------------------------------------------12 5.参考文献---------------------------------------------------------12

1.引言

1.1设计目的：

（1）掌握同步计时器74160、74161的使用方法，并理解其工作原理。 （2）掌握74160、74161进行计数器、分频器的设计方法。

（3）掌握用三态缓冲器74244和74160,74138,7448进行动态显示扫描电路设计的方法。 （4）掌握电子秒表的设计方法。

（5）掌握在EDA系统软件MAX+plusII环境下用FPGA/CPLD进行数字系统设计的方法，掌握该环境下功能仿真、时序仿真、管脚锁定的芯片下载的方法。 （6）掌握用EDA硬件开发系统进行硬件验证的方法。

1.2设计任务内容：

（1）设计可控的计数器（定时器）、分频器、按键去抖电路和动态扫描显示电路； （2）设计系统顶层电路；

（3）进行功能仿真和时序仿真；

（4）对仿真结果进行分析，确认仿真结果达到要求；

（5）在EDA硬件开发系统上进行硬件验证与测试，确保设计电路系统能正确地工作。

1.3设计要求

（1）计时精度不小于1/100秒； （2）输入时钟：1khz；

（3）计时器最长计时时间为1小时； （4）具有复位和启/停开关；

（5）显示控制：动态六位七段LED显示，位选以三位编码输出。要求显示稳定，扫描显示的频率大于50hz；

（6）完成硬件验证测试工作；

2．数字电子秒表设计

2.1仪器设备

（1）十进制计数器74LS160，十六进制计数器74LS161； （2）3-8译码器74138 （3）BCD-七段译码器7448 （4）三态缓冲器74244 （5）各种门电路，触发器 2.2设计原理

电子秒表的输入时钟为1KHz，将其十分频后得到100Hz的信号作为标准信号进行计数，则技术值得分辨率为1/100秒，正好满足系统的要求。计数器分为3级，第1级是一百进制计数器作1/100秒的计数，第2级是六十进制计数器作秒的计数，第3级是六十进制计数器作分的计数。电子秒表的计数受控制模块的控制，控制模块接收“起/停”按键则停止输入，当停止计数时，接收到“起/停”键是一个反复键。为了保证系统操作的可靠性，还设计了一个按键去抖动电路。 2.3 电路设计及仿真

下图为电子秒表的顶层逻辑图，它由一个按键去抖电路keyin，一个控制器ctrl，一个时钟产生电路clkgen，一个计时电路cntblk，一个50000分频电路div_50000和显示译码电路disp组成。

keyinstart_stopclrINPUTVCCINPUTVCCctr1CLRCNTENST_STinst2key_in1key_out1clkkey_out2key_in2inst4cntblkdiv_50000clk_1INPUTVCCdispA[3..0]B[3..0]C[3..0]D[3..0]E[3..0]F[3..0]clkgenCLKDIV_10DIV_40instclkclk_fpinst5cntenA[3..0]clkB[3..0]clrC[3..0]D[3..0]E[3..0]F[3..0]inst1A[3..0]LED[7..1]B[3..0]S[2..0]C[3..0]D[3..0]E[3..0]CLKF[3..0]inst3OUTPUTOUTPUTLED[7..1]S[2..0]

按键去抖电路

DFFDFFNOTAND3OUTPUTkey_in1INPUTVCCDPRNQDPRNQkey_out178CLRN56CLRNclkINPUTVCCNOT4DFFDFFkey_in2INPUTVCCDPRNQDPRNNOTAND3OUTPUTQkey_out21718CLRN1415CLRNNOT13 按键去抖电路keyin如图所示。任何按键在触点接触和断开的瞬间都会产生机械抖动，如果不进行处理，每一次按键有可能产生若干次的响应，一般抖动的时间小于20ms。Keyin模块能完成对输入信号的去抖动处理，它利用两个串接的边沿D触发器来消除高频的抖动，当在CLK端输入一个频率为25Hz的方波信号时，其输出信号就能得到宽度固定为20ms的单脉冲信号。

下图为它的仿真波形图。

从图中可见，存在于输入信号上的抖动被完全的消除了。