电子秒表华农

1、华南农业大学实验报告 专业班次组别10&19 题目实验五电子秒表姓名（学号）BRIANBRIAN日期19.5.10 一、实验目的 1. 掌握电子系统的启动与停止单元电路的构成 2. 掌握时钟信号的产生、计数、译码及显示电路的工作原理及电路组成方法 3. 掌握不同类型芯片间接口电路的应用 4. 掌握电子系统的调试与性能测试 二、实验仪器与元器件 1. 双踪示波器、函数信号发生器、直流电源、IC测试仪、万用电表、数字电路实验室 2. 共阴LED、CD451K 555定时器、74LS90、74LS00.电阻、电容、电位器 三、实验注意事项 1. 需要注意数码管是共阴极（CK）的，公共端接地； 2.

2、需要按照模块进行测试，方便接线的检验。 四、设计原理 1电路总体设计写出设计思路，按模块功能简单绘制电路总体框图；按照实验任务，将各单元电路分模块逐个进行 接线和测试，测试基本RS触发器，启动和停止秒表工作；单稳态触发器为计数器提供清零信号；时钟发生 器及计数器的逻辑功能，由555定时器构成多谐振荡器作为时钟源，加法计数器构成电子秒表单元；译码显示 电路显示出电子秒表的内容。测试完各单元电路正常工作后，再将有关电路连接起来进行测试。 741s00引脚图: 功能：四组二输入与非门 2模块1 RS触发器 专业班次组别10&19 题目实验五电子秒表姓名（学号）BRIANBRIAN日期19. 5. 1

3、0 RS触发器是构成其它各种功能触发器的基本组成部分。又称为基本RS触发器。结构是把两个与非门或者或非门 Gl、G2的输入、输出端交叉连接。 接线图及74LS00引脚图： 逻辑状态表 1当R端无效（1） , S端有效时（0）,则Q=1,Q非二0,触发器置1。 2当R端有效（0）、S端无效时（1）,则Q=0,Q非二1,触发器置0。 3. 当RS端均无效时（0），触发器状态保持不变。 4. 当RS端均有效时（1），触发器状态不确定。 基本RS触发器在电子秒表实验中的职能是启动和停止秒表工作 3模块2单稳态触发器 单稳态触发器的特点是电路有一 个稳定状态和一个暂稳状态。在触发信号作用下，电路将由稳态

4、翻转到暂稳态，暂稳态是一个不能长久保持的状态， 由于电路中RC延时坏节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态，并在输出端获得一个脉冲宽度为tw的矩 形波。在单稳态触发器中，输岀的脉冲宽度tw ,就是暂稳态的维持时间， 其长短取决于电路的参数值。 由NE555构成的单稳态触发器电路及工作波形如图1所示。 成绩:教师:日期: 华南农业大学实验报告 图中R, C为外接定时元件， 低电平触发端（2脚）。 输人的触发信号ui接在 成绩:教师:日期: 华南农业大学实验报告 题目实验五电子秒表姓名(学号)BRIANBRIAN日期19.5.10其中,twl为VC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的时

5、成绩:教师:日期: 题 目 实验五 电子秒表 姓名（学号）BRIANBRIAN日期19.5.10 稳态时，输出uo为低电平，即无触发器信号（ui为高电平）时，电路处于稳定状态一一输出低电平。在ui负脉冲作用 下，低电平触发端得到低于（1/3 ） Vcc,触发信号，输出uo为高电平，放电管VT截止，电路进入暂 稳态，定时开始。 在暂稳态期间，电源+ Vcc-R-Cf地，对电容充电，充电时间常数T= RC, uc按指数规律上升。当电容 两 端电压UC上升到（2/3 ） Vcc后，6端为高电平，输出UO变为低电平，放电管VT导通，定时电容C充电结束, 即 暂稳态结束。电路恢复到稳态uo为低电平的状态

6、。当第二个触发脉冲到来时，又重复上述过程。工作 波形图如图 （b）所示。 输人一个负脉冲，就可以得到一个宽度一定的正脉冲输出，其脉冲宽度tw取决于电容器由0充电到（2/3 ） Vcc,所需要的时间。可得： tw= 1. lrc to b 单稳态触发器在电子秒表中是为计数器提供清零信号。 4.模块3 555定时器构成多谐振荡器 由555定时器和外接元件Rl、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路有稳态，仅存在两个暂稳态，电 路亦不需要外接触发信号，利用电源通过Rl、R2向C充电，以及C通过R2向放电端DC放电，使电路产生振荡。 电容C在2/3VCC和1/3VCC之间充电和放电,从而在输

7、出端得到一系列的矩形波。 电路图及输出波形: Ti.oipt 多谐振荡器电路图输岀信号的时间参数为: Tl=0. 693 (RA+RB) C, T2=0. 693RB*C 震荡周期：T=T1+T2=O. 693 (RA+2RB) C. 专业班次组别10&19 但两者之和应不大于3.3MQ。外部 ,555定时器配以少量的元 间，tw2为电容C放电所需的时间。555电路要求R1与R2均应 不小于1KQ, 元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性 这种形式的多谐振荡器应用很广。 件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此, 根据公式，用示波器观察输出电压，并测量其频率，根据Tl=0. 6

8、93( RA+RB)C, T2=0. 693RB*C. T=T1+T2, 其中 C=4. 7 UF,令 RB=30K , f=50hz 周期 T二0. 2s ,则 RB二 1, 404. 31672346566 Q. 5. 模块4加法计数器构成电子秒表的技术单元 计数：计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如 按计数器中触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器；按计数器计数数字的增减分类，可分为加法计数器、 减法计数器和可逆计数器等。本 实验中利用了 74LS90模块进行计数，该电路是由4个主从触发器和用作除2计数器 及计数周期长度为除5的3位 2进制计数器所用的附加

9、选通所组成。将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出引脚就 能 如真值表要求输岀。74LS00为四组2输入端与非门。 74LS90功能：74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(l)、R0 (2)对计数器清零，借助6、7脚 将计数器置9o 6、 7为置9输入端，不用时应接地。这里我们需要用到异步8421码十进制加法计算，所以将若将1和12相连，计数 脉冲由14输入，QD、QC、QB、QA作为输出端计数脉冲从A输入时，QA作为输出端，为二进制计数器。计数脉冲 从B输入，QD、QC、QB作为输出端时，为异步五进制加法计数器。 引脚图： 真值表: 题目实验五电子秒

10、表姓名（学号）BRIANBRIAN日期19.5.10 6. 模块5译码显示电路显示岀电子秒表的内容 译码和显示：十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示0为十个数字，CD4511是BCD、7段译码驱动集 成电路。其引脚的LT为试灯输入，BI为消隐输入，LE为锁定允许输入，A、B、C、D为BCD码输入，ag为七 段译码。LED数码管是常用的数字显示器，分共阴和共阳两种。而数码管的发光原理和普通发光二极管是一样的，所以 可将数码管的亮段当成几个发光二极管。根据内部发光二极管的共连接端不同，可以分为共阳极接法和共阴极接法， 共阳极接法就是七个发光二极管的正极共同接电源VCC,通过控制每个发光二

11、极管的负极是否接地来显示数字。共阴极 接法就是车个发光二极管的负极共同接地GND,通过控制每个发光二极管的正极是否接电源来显示数字。管脚分别控制 着每个发光二极管的亮暗。 CD4511真值表： 华南农业大学实验报告 专业班次组别10&19 题目实验五 电子秒表 姓名（学号）共阴 BRIANBRIAN 日期 19.5.10 极数码管接线图: 成绩:教师:日期: 译码器74LS47 功能：74LS47是BCD-7段数码管译码器驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中 的数字， 通过它来进行解码，将每个输入的二进制代码译成对应的输出的高、低电平信号。真值表如下： 图: 7 总体电路 实

12、验仿 真 题 目 实验五 电子秒表 姓名（学号）BRIANBRIAN日期19.5.10 1.模块1 RS触发器 RS触发器的一路输出Q作为单稳态触发器的输入，另一跟路输出 Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关 K2 （接地），则门Q1输出1,门Q输岀0, K2复位后Q、Q1状态保持不变。再按动按钮开关K1；则Q由0变为 1, 为计数器启动作为准备。Q1由1变为0,启动单稳态触发器工作。 按动按钮开关K2 （接地），则门Q1输出1,门Q输出0, K2复位后Q、Q1状态保持不变。 Q O 再按动按钮丿关 K1；则Q由0变为1,为让数器启动作为准备。Q1由1变为0,启动单稳态触发器工作。 2模

13、块2单稳态触发器 输入端接受1KHZ的连续脉冲源，用示波器观察并记录VC和V0点的波形，因为RC的取值，输出脉冲持续时间太 华南农业大学实验报告 短，难以观察，这里选取R=lkQ和C=1 nF进行观察，待测试完毕再更换成计算值。 成绩:教师:日期: 华南农业大学实验报告 XSC1- 3.模块3 555定时器构成多谐振荡器，作为时钟源 根据公式，用示波器观察输出电压，并测量其频率，根据Tl=0. 693( RA+RB) C, T2=0. 693RB*C. T=T1+T2,其中04.7 nF,令 RB=30KQ , f=50hz 周期 T=0. 2s ,则 RB=1, 404. 31672346566 Q 题目实验五电子秒表姓名（学号）BRIANBRIAN日期19.5.10 专业班次 组别 10&19 4.模块4加法计数器 动按钮开关K2 （接地），则门Q1输岀1,门Q输出0, K2复位后Q、Q1状态保持不变。再按动按钮开关K1；则 Q由 0变为1,为计数器启动作为准备。Q1由1变为0,启动单稳态触发器工作。 成绩:教师:日期: 专业班次组别10&19 目实验五电子秒表 姓名（学号）BRIANBRIAN 日期 19.5.10 RS触发器 六、实验收获与体会 在本次实验过程中，我们小组按照预习仿真一步步进行接线，可是结果并不理想。我们分模块测试的顺序是: 专业班次组