电子秒表电路的设计方案

1、电子秒表电路的设计作者：dolphin时间：2011-05-05浏览次数:8841一、实验目的1 、学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、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。接译码显示器<sKiI-Qd Qb Qc tPrVcc 74LS90C3：cPiEnCRo(21S5mS9(2h+5V o3KVitl”Qd Qc Qb Qc CPzXi.Qd Qc Q. Qc CPVcc 74LSOC2)CPiJllVc；74LS90 (1)CP?fr 5乍咬 ITS貞囚

2、薯Po(CRo(2j£9i()S7(2)aA ；3郭qg1F75553& 21105LODEBLi'K|sD DIJKh工 乩 oiufT圏11-1电子秒表原理图1、基本RS触发器图11 - 1中单元I为用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，有直接置位、复位的功能。它的一路输出Q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K2 （接地），则门1输出二1 ;门2输出Q = 0 , K2复位后Q、e状态保持不变。再按动按钮开关 K1 ,则Q由0变为1 ,门5开启，为计数器 启动作好准备。 由1变0，送出负脉冲，启

3、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、单稳态触发器图11 - 1中单元U为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，图11 - 2为各点波形图。单稳态触发器的输入触发负脉冲信号 vi由基本RS触发器Q端提供，输出负脉冲vO通过非门加到计数器的清除端 R o静态时，门4应处于截止状态，故电阻 R必须小于门的关门电阻ROff。定时 元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时， 可以省去输入微分电路的RP和CP o单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。3、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

4、，是一种性能较好的时钟 源。I5V调节电位器RW，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二1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 数器的计数输入端CP2 oM 3| iz| m| 刖CP1 NC Qh Ud GND Qu Qc)7 ALS90CPj 丽 %(2) NC Vec S«(l 9sp) l| 2训町$丨创 “图11 2单稳态触发器波形图 图11 3 74LS90引脚排列4、计数及译码显示接译码显示器八_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 1中 单元W所示。其中计数器接成五进制形式，对频率为

5、50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端QD取得周期为0.1S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，又 可以作五进制和十进制加法计数器。图11 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R0(1) 、R0 (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

6、)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。 计数脉冲从CP2输入，QD QC QB作为输出端，为异步五进制加法计数器。输入输出功能清0置9时钟CD Q QQAR0(1) R0(2)S (1) S(2)CRCF2110XX0XX0000清00XX011X X1001置90 XX 00 XX 0J 1Q输出二进制计数1 JQ Qc QB输出五进制计数J QaQ Qc Qb Qa 输出 8421BCD码十进制计数Q JQ Qd Qc Qb 输出 5421BCD码十进制计数1 1不变保持二进制计数1 ;QD QC QB输出五进制计数J QAQD QC QB QA俞出 8421BCD码十进

7、制计数QD JQA QD QC QB俞出 5421BCD码十进制计数1 1不变保持(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输 出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。 若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA、QD、QC、QB作为输 出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。清零、置9功能。a) 异步清零当R0 (1) 、R0 (2)均为“1 ”； S9 (1)、S9 (2)中有“ 0 ”时，实现异步清零功能，即 QD QC QB Q心0000 。b) 置9功能当 S9 (1) 、S9 (2)均为 “1 ”； R0 (1) 、R0 (2)中有“

8、0 ”时，实现置 9 功 能，即 QD QC QB QA= 1001。三、实验设备及器件1、+ 5V直流电源2、双踪示波器3、直流数字电压表4、数字频率计5、单次脉冲源6、连续脉冲源7、逻辑电平开关8、逻辑电平显示器9、译码显示器10、74LS00 X 2 555 X 1 74LS90 X 3电位器、电阻、电容若干四、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、单稳态触发器、时钟发生器及计数器的逻辑功能，待各单元 电路工作正常后，再将有关电路逐

9、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K2 (接地)，记下Q和Q的值，按动按钮开关K1 , Q和的值。2、单稳态触发器的测试动态测试输入端接1KHZ连续脉冲源，用示波器观察并描绘 D点(VD、)F点(V0 )波 形，如嫌单稳输出脉冲持续时间太短，难以观察，可适当加大微分电容 C (如 改为0.1卩)待测试完毕，再恢复4700P。3、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RW,使输出矩形波频率为50Hz4、计数器的测试(1)计数器接成五

10、进制形式，RO (1)、RO (2)、S9 (1) 、S9 (2)接逻辑 开关输出插口，CP2接单次脉冲源,CP1接高电平“ 1 ”，QDQA接实验设备 上译码显示输入端D、C、B、A,按表11 - 1测试其逻辑功能，记录之。（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）将计数器、级连，进行逻辑功能测试。记录之。接译稠显示器5、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K2，此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关 K1，则计数 器清零后便开始计时，观察数码管显示计数情

11、况是否正常，如不需要计时或暂停 计时，按一下开关K2，计时立即停止，但数码管保留所计时之值。6 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、数据记录及分析1、基本RS触发器的测试操作Q的值的值按动K201按动K110基本RS触发器实现了启动和停止秒表的作用。2、单稳态触发器的测试示波器输出波形为单稳态触发器实现了为计数器提供清零信号的作用3、时钟发生器的测试 示波器输出波形为调节RW使得输出波形的频率为50HZ。用555定时器构成的多谐振荡器，作为 时钟源。4、计数器的测试计数器接成五进制形式，则数码管的输出为04s。计数器及计数器接成8421码十进制形式，则数码显示的输出为0.19.9s。为什么能实现0.19.9s ?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