电子秒表设计实验报告

1、淮阴 工学院数字电子技术课程实验期末考核 2014-2015学年第2学期实验名称：电子秒表电路的设计班级：学 号：姓名：学院：电子与电气工程学院专业，自动化系另IJ:自动化指导教师：数字电子技术实验指导教师精品成 绩:2015年07月电子秒表电路的设计一、实验目的1 .学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及I数、 译码显示等单元电路的综合应用。2 .学习电子秒表的调试方法。二、实验原理图11 -1为电子秒表的电原理图。按功能分成四个单元电路进行分析。1 .基本RS触发器图11 -1中单元：为川集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器，有直接j位、复位的功能它的

2、一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输 入控制信号。按动按钮开关Ke （接地），则门1输出=1 ；门2输出Q =0 , K：复位 后Q、状态保持不变。再按动按钮开关Ki,则Q由0变为1 ,门5开启，为 计数器启动作好准备。III 1变0 ,送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2 .时钟发生器图11 -1中单元川为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的 时钟源。调节电位器R ,使在输出端3获得频率为50HZ的矩形波信号，当基本RS 触发器Q =1时，门5开启，此时50Hz脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于 计数器

3、的计数输入端C2。图11-2单稳态触发器波形图图11-3 74LS90引脚排列3 .计数及译码显示二一五一十 进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图 11 一1中单元IV所不。其中计数器接成五进制形式，对频宗为50HZ的时钟 脉冲进行五分频，在输出端Qd取得周期为0. IS的矩形脉冲，作为计数器的 时钟输入。计数器及计数器接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置 上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.10.9秒；19秒计时。注：集成异步计数器74LS9074LS90是异步二一五一十 进制加法计数器，它既可以作二进制加法计 数器，乂可以作五进制和十进制加法计数器。图11

4、-3为74LS90引脚排列，表11 -1为功能表。通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借 助R。(1)、Ro (2)对计数器清零，借助S9 (1)、S9 (2)将计数器置9。其具 体功能详述如下：(1)计数脉冲从CR输入，Q.作为输出端，为二进制计数器。(2)计数脉冲从C2输入，QdQcQb作为输出端，为异步五进制加法计数器。 (3)若将CP:和Qa相连，计数脉冲由CPx输入，Qd、Qc、Qs、Qa作为输出端, 则构成异步8421码十进制加法计数器。(4)若将CR与Qd相连，计数脉冲由CR输入，Qa、Q、Qc、Qb作为输 出端，则构成异步5421码十进制加法计数

5、器。(5)清零、置9功能。a) 异步清零当 R。(1)、Ro (2)均为 “1 ” ； S9 (1)、S9 (2)中有 “0 ”时，实现异 步清零功能,即Qd Qc Qb Qa =0000。b) 置9功能当S9 (1)、S9 (2)均为“1 ” ； Ro、Ro (2)中有“0 ”时,实现置9功能,即 Qd Qc Qb Qa =1001。表 11-1输入输出功能清 0置 9时钟Qd Qc Qb QaRo(l) Ro(2)S9 (1) S9(2)CPi CP：110XX0XX0000清00XX011XX1001置90XX00XX0I1Qa输出二进制计数1IQd Qc Q3输出五进制计数IQaQd

6、Qc Qb Qa 输出 8421BCD 码十进制计数QdIQa Qd Qc Qb 输出 5421BCD 码十进制计数1 1不变保持三、实验仪器1 . +5V直流电源3.直流数字电压表5 .单次脉冲源7.逻辑电平开关9.译码显示器11.电位器、电阻、电容若干2 .双踪示波器4 .数字频率计6 .连续脉冲源8 .逻辑电平显示器10. 74LS00 X2、555 XI. 74LS90 X3四、实验内容由于实验电路中使用器件较多，实验前必须合理安排各器件在实验装置上的 位置，使电路逻辑清楚，接线较短。实验时，应按照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行接线和调试，即分 别测试基本RS触发器、时钟发生器及

7、计数器的逻辑功能，待各单元电路工作正 常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试，直到测试电子秒表整个电路的 功能。这样的测试方法有利于检查和排除故障，保证实验顺利进行。1 .基本RS触发器的测试将图1的两个输出端接逻辑电平显示，按动按钮开关& (接地)，记下Q 和的值，按动按钮开关Q和的值。2 .时钟发生器的测试用示波器观察输出电压波形并测量其频率，调节区 ,使输出矩形波频率为 50Hz 。3 .计数器的测试3.1 计数器接成五进制形式，Ro (1)、兄(2)、S9 (1)、S9 (2)接逻辑 开关输出插口，C2接单次脉冲源,CR接高电平“1 ”，Q3Qa接实验设备上 译码显示输入端D、

8、C、B、A,按表11 -1测试其逻辑功能，记录之。3.2 计数器及计数器接成8421码十进制形式，同内容(1 )进行逻辑 功能测试。记录之。3.3 将计数器、级连，进行逻辑功能测试。记录之。4 .电子秒表的整体测试各单元电路测试正常后，按图11 -1把几个单元电路连接起来，进行电子 秒表的总体测试。先按一下按钮开关区 ,此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关K,则计 数器清零后便开始计时，观察数码管显示计数情况是否正常，如不需要计时或暂 停计时，按一下开关根，计时立即停止，但数码管保留所计时之值。5 .电子秒表准确度的测试利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。五、实验调试在电路调试过程中，

9、刚开始由于555构成的多谐振荡器出现了一定的问题， 脉冲信号不能成功输出，显示器停留在0不显示，最后下调整了 555定时器的参 数，使秒表正常运行。在整个电路调试过程中可以发现，理论计算出的值在实际 运行中还是误差很大，需要在实际调试中试出最恰当的电阻和电容值。接线和调试时，应将各单元电路逐个进行接线和调试，即分别测试基本RS 触器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器、译码显示电路等逻辑功能，待各单 元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试，直到测试电子秒表整 个电路的功能。这样的模块化测试方法有利于检查和排除故障，是调试电路的常 用方法。六、实验总结通过本次课程设计，我了解数字秒表的主体电路组成及工作原理，熟悉了集 成电路及有关电子元器件的使用，学习和掌握数字电路中基本RS触发器、计数、 译码显示等单元电路的综合应用。首先是74LS90的功能，懂得实际应用上，应 用串行和并行方式进行连接电路实现计数器的级联电路，进一步可以利用多片芯 片设计各进制的计数电路。通过设计重启和停止，启动计数键，我更好的理解了 7