数字电工电子综合实验指导手册.doc

电工电子综合实验电子秒表一、实验目的 1、进一步掌握计数、译码、显示电路的工作原理及其电路结构。 2、试验“与非”、“与非门”、D触发器及计数、译码、显示集成元件的逻辑功能。 3、运用集成元件组装成一个完整的数字计时系统。二、实验预习 1、预习“与”、“非”、“与非”门及其功能。 2、熟悉计数、译码、显示电路的工作原理。 3、搞清楚各电子测试仪器的使用方法。三、实验设备和元件 设备：四路直流稳压电源 一台 万用电表 一台 双踪示波器 一台 面包实验板 一块 元件：共阳极数码管 2个 集成电路 74LS47 2个 74LS390 1个 74LS74 1个 74LS03 1个 74LS08 1个 NE556 1个 微动开关 1个 电位器 22KW 1个 二极管 4001 3个电阻：200W 3个 47kW 3个680W 1个 1.5kW 2个1kW 2个电容：0.01uF 3个 电解电容 2.2uF 3个四、实验原理 该数字计数系统是由微动开关，抖动消除电路，三状态控制电路，微分及整形清零电路，上电复位电路，01秒脉冲发生器，与门计数、译码及显示电路组成的电子秒表。其中核心的部分为01秒脉冲发生器，计数、译码及显示电路部分。而其它部分是为使电子秒表在0199秒范围内测定时附加上的一些外围控制电路。其原理框图如下： 各部分工作原理分述如下： 消抖电路 它由两个 74LS03集成与非门元件构成。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串入逻辑电路。 三状态控制电路 它由两个74LS74集成D触发器元件构成。可输出三种状态。上电复位电路 它由2.2F 电容和47KW电阻构成上电复位电路1，2。利用电容冲放电可产生脉冲，作为清零复位用。 微分电路 它由0.01 电容和1.5KW电阻构成。从电容端加入的信号，经过电容、电阻，在电阻端输出的信号波形相当于进行了一次微分，故称这种电路为微分电路。 整形电路 它由74LS08集成与门元件构成。在此信号由一端输入与门，起整形的作用。 0.1秒脉冲发生器电路 它由NE556集成定时器元件和外围的47K电阻和2.2 电容等元件构成。调节电阻或电容的数值，可改变脉冲发生器的输出频率。 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。在此采用的是二十进制计数器即8421编码方式。由74LS390构成一位输出电路。 译码器电路 是将数码转换为一定的控制信号。在此由74LS47集成元件构成，它能将十个二进制数码转换为输出端上的电平信号以控制显示器。显示器电路 有辉光数码管和荧光数码管等多种显示电路。在此采用的是共阳极七段LED显示器。 电路工作原理： 1.上电时，上电复位电路1产生复位信号，经整形后，使两个计数器清零；上电复位电路2，使三状态控制电路复位。电子秒表处于复位状态。 2.当第一次按动微动开关K，经消抖电路后产生一个单脉冲，使三状态控制电路的输出端Q1产生高电平，经与门后，使0.1秒脉冲进入计数器计数，并译码，显示出来。 3.当第二次按动微动开关K，产生第二个单脉冲使三状态控制电路输出端Q1输出低电平，关闭与门，使计数停止。 4.第三次按动微动开关，产生第三个单脉冲，使三状态控制电路复位，同时输出端Q2输出一个高电平，经微分电路及整形，产生一个窄脉冲，使计数器清零。至此，电子秒表又进入复位状态。 5.当再按动微动开关K时，电子秒表又进入复位状态。 五、实验步骤 1.看懂电路原理图，弄清各部分电路的功能与作用。 2.弄清所用集成电路的功能及其管脚排列，并在电路原理图上标出管脚号。 3.按原理图，在面包板插座上接线，组装电子秒表。 4.接线时应先接好各集成电路的电源线VCC及接地线GND。 5.全部接线要正确，清晰，整齐，便于检查。 6.通电前必须认真检查电路联接是否正确。 7.对照自己的电子表进行整体调试，调整脉冲发生器的22K电位器，使其0.1秒脉冲时间误差小于5。 六、实验分析讨论 1.简述电路工作原理，及其调试方法。 2.简要说明本次所用集成电路元件的名称、型号、功能。 3.分析三状态控制电路工作原理，画出它的真值表。 4.分析微分电路的工作原理，计算时间常数 ，指出二极管D2的作用。 5.计算0.1秒脉冲发生器的t1、t2及T。 提示：t10.695R1C t2=0.69