電子秒表設(shè)計實驗報告.doc

班級：電氣3101 姓名：奚倩 學(xué)號：02 課題：紅外倒車防撞報警器淮 陰 工 學(xué) 院數(shù)字電子技術(shù)課程實驗期末考核2014-2015學(xué)年第2學(xué)期實驗名稱：電子秒表電路的設(shè)計 班 級：學(xué) 號：姓 名：學(xué) 院：電子與電氣工程學(xué)院專 業(yè)：自動化系 別：自動化指導(dǎo)教師：數(shù)字電子技術(shù)實驗指導(dǎo)教師組成 績：2015年07月8電子秒表電路的設(shè)計一、實驗?zāi)康? .學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本RS 觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。 2 .學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。 二、實驗原理圖11 1 為電子秒表的電原理圖。按功能分成四個單元電路進(jìn)行分析。1.基本RS 觸發(fā)器 圖11 1 中單元I 為用集成與非門構(gòu)成的基本RS 觸發(fā)器。屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位的功能 。 它的一路輸出作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出Q 作為與非門5 的輸入控制信號。 按動按鈕開關(guān)K2 （接地），則門1 輸出 1 ；門2 輸出Q 0 ，K2 復(fù)位后Q 、狀態(tài)保持不變。再按動按鈕開關(guān)K1 , 則Q 由0 變?yōu)? ，門5 開啟, 為計數(shù)器啟動作好準(zhǔn)備。 由1 變0 ，送出負(fù)脈沖，啟動單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。 基本RS 觸發(fā)器在電子秒表中的職能是啟動和停止秒表的工作。 2. 時鐘發(fā)生器 圖11 1 中單元為用555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時鐘源。調(diào)節(jié)電位器 RW ，使在輸出端3 獲得頻率為50HZ 的矩形波信號，當(dāng)基本RS 觸發(fā)器Q 1 時，門5 開啟，此時50HZ 脈沖信號通過門5 作為計數(shù)脈沖加于計數(shù)器的計數(shù)輸入端CP2 。 圖11-2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖 圖113 74LS90引腳排列 3.計數(shù)及譯碼顯示 二五十 進(jìn)制加法計數(shù)器74LS90 構(gòu)成電子秒表的計數(shù)單元，如圖11 1 中單元所示。其中計數(shù)器接成五進(jìn)制形式，對頻率為50HZ 的時鐘脈沖進(jìn)行五分頻，在輸出端QD 取得周期為0.1S 的矩形脈沖，作為計數(shù)器的時鐘輸入。計數(shù)器及計數(shù)器接成8421 碼十進(jìn)制形式，其輸出端與實驗裝置上譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示0.1 0.9 秒；1 9 秒計時。 注：集成異步計數(shù)器74LS90 74LS90 是異步二五十 進(jìn)制加法計數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計數(shù)器。 圖11 3 為74LS90 引腳排列，表11 1 為功能表。 通過不同的連接方式，74LS90 可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0 (1) 、R0 (2) 對計數(shù)器清零，借助S9 (1) 、S9 (2) 將計數(shù)器置9 。其具體功能詳述如下： (1) 計數(shù)脈沖從CP1 輸入，QA 作為輸出端，為二進(jìn)制計數(shù)器。 (2) 計數(shù)脈沖從CP2 輸入，QD QC QB 作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計數(shù)器。(3) 若將CP2 和QA 相連，計數(shù)脈沖由CP1 輸入，QD 、QC 、QB 、QA 作為輸出端，則構(gòu)成異步8421 碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。 (4) 若將CP1 與QD 相連，計數(shù)脈沖由CP2 輸入， QA 、QD 、QC 、QB 作為輸出端，則構(gòu)成異步5421 碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。 (5) 清零、置9 功能。 a) 異步清零 當(dāng)R0 (1) 、R0 (2) 均為“1 ”；S9 (1) 、S9 (2) 中有“0 ”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QD QC QB QA 0000 。 b) 置9 功能 當(dāng)S9 (1) 、S9 (2) 均為“1 ”；R0 (1) 、R0 (2) 中有“0 ”時，實現(xiàn)置9 功能，即QD QC QB QA 1001 。表11-1 輸 入 輸 出 功 能 清 0 置 9 時 鐘 QD QC QBQA R0(1) R0(2) S9 (1) S9(2) CP1 CP2 1 1 0 0 0 0 0 0 清 0 0 01 1 1 0 0 1 置 9 0 0 0 0 1 QA 輸 出 二進(jìn)制計數(shù) 1 QD QC QB 輸出 五進(jìn)制計數(shù) QA QD QC QB QA 輸出8421BCD 碼 十進(jìn)制計數(shù) QD QA QD QC QB 輸出5421BCD 碼 十進(jìn)制計數(shù) 1 1 不 變 保 持 三、實驗儀器1 .5V 直流電源 2 .雙蹤示波器 3 .直流數(shù)字電壓表 4 .數(shù)字頻率計 5 .單次脈沖源 6 .連續(xù)脈沖源 7 .邏輯電平開關(guān) 8 .邏輯電平顯示器 9 .譯碼顯示器 1074LS00 2、555 1、74LS90 311.電位器、電阻、電容若干 四、實驗內(nèi)容由于實驗電路中使用器件較多，實驗前必須合理安排各器件在實驗裝置上的位置，使電路邏輯清楚，接線較短。 實驗時，應(yīng)按照實驗任務(wù)的次序，將各單元電路逐個進(jìn)行接線和調(diào)試，即分別測試基本RS 觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)器的邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關(guān)電路逐級連接起來進(jìn)行測試，直到測試電子秒表整個電路的功能。 這樣的測試方法有利于檢查和排除故障，保證實驗順利進(jìn)行。 1.基本RS 觸發(fā)器的測試 將圖1 的兩個輸出端接邏輯電平顯示，按動按鈕開關(guān)K2 （接地），記下Q 和的值，按動按鈕開關(guān)K1 , Q 和的值。 2.時鐘發(fā)生器的測試 用示波器觀察輸出電壓波形并測量其頻率，調(diào)節(jié)RW ，使輸出矩形波頻率為50Hz 。 3.計數(shù)器的測試 3.1 計數(shù)器接成五進(jìn)制形式，RO (1) 、RO (2) 、S9 (1) 、S9 (2) 接邏輯開關(guān)輸出插口，CP2 接單次脈沖源,CP1 接高電平“1 ”，QD QA 接實驗設(shè)備上譯碼顯示輸入端D 、C 、B 、A, 按表11 1 測試其邏輯功能，記錄之。 3.2 計數(shù)器及計數(shù)器接成8421 碼十進(jìn)制形式，同內(nèi)容（1 ）進(jìn)行邏輯功能測試。記錄之。 3.3 將計數(shù)器、級連，進(jìn)行邏輯功能測試。記錄之。 4.電子秒表的整體測試 各單元電路測試正常后，按圖11 1 把幾個單元電路連接起來，進(jìn)行電子秒表的總體測試。 先按一下按鈕開關(guān)K2 ，此時電子秒表不工作，再按一下按鈕開關(guān)K1 ，則計數(shù)器清零后便開始計時，觀察數(shù)碼管顯示計數(shù)情況是否正常，如不需要計時或暫停計時，按一下開關(guān)K2 ，計時立即停止，但數(shù)碼管保留所計時之值。 5.電子秒表準(zhǔn)確度的測試 利用電子鐘或手表的秒計時對電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。 五、實驗調(diào)試在電路調(diào)試過程中，剛開始由于555構(gòu)成的多諧振蕩器出現(xiàn)了一定的問題，脈沖信號不能成功輸出，顯示器停留在0不顯示，最后下調(diào)整了555定時器的參數(shù)，使秒表正常運行。在整個電路調(diào)試過程中可以發(fā)現(xiàn)，理論計算出的值在實際運行中還是誤差很大，需要在實際調(diào)試中試出最恰當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙葜?。接線和調(diào)試時，應(yīng)將各單元電路逐個進(jìn)行接線和調(diào)試，即分別測試基本RS觸器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)器、譯碼顯示電路等邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關(guān)電路逐級連接起來進(jìn)行測試，直到測試電子秒表整個電路的功能。這樣的模塊化測試方法有利于檢查和排除故障，是調(diào)試電路的常用方法。六、實驗總結(jié)通過本次課程設(shè)計，我了解數(shù)字秒表的主體電路組成及工作原理，熟悉了集成電路及有關(guān)電子元器件的使用，學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、計數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。首先是74LS90的功能，懂得實際應(yīng)用上，應(yīng)用串行和并行方式進(jìn)行連接電路實現(xiàn)計數(shù)器的級聯(lián)電路，進(jìn)一步可以利用多片芯片設(shè)計各進(jìn)制