電子秒表電路的設(shè)計方案

1、電子秒表電路的設(shè)計作者：dolphin時間：2011-05-05瀏覽次數(shù):8841一、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行分析。接譯碼顯示器<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電子秒表原理圖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Q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輸出二1 ;門2輸出Q = 0 , K2復(fù)位后Q、e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，送出負脈沖，啟

3、動單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作?；綬S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、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖11 - 1中單元U為用集成與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖11 - 2為各點波形圖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)負脈沖信號 vi由基本RS觸發(fā)器Q端提供，輸出負脈沖vO通過非門加到計數(shù)器的清除端 R o靜態(tài)時，門4應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)，故電阻 R必須小于門的關(guān)門電阻ROff。定時 元件RC取值不同，輸出脈沖寬度也不同。當(dāng)觸發(fā)脈沖寬度小于輸出脈沖寬度時， 可以省去輸入微分電路的RP和CP o單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電子秒表中的職能是為計數(shù)器提供清零信號。3、時鐘發(fā)生器圖11 - 1中單元川為用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器

4、，是一種性能較好的時鐘 源。I5V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二1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 oM 3| iz| m| 刖CP1 NC Qh Ud GND Qu Qc)7 ALS90CPj 麗 %(2) NC Vec S«(l 9sp) l| 2訓(xùn)町$丨創(chuàng) “圖11 2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖 圖11 3 74LS90引腳排列4、計數(shù)及譯碼顯示接譯碼顯示器八_二一五一十 進制加法計數(shù)器74LS90構(gòu)成電子秒表的計數(shù)單元，如圖11 1中 單元W所示。其中計數(shù)器接成五進制形式，對頻率為

5、50HZ的時鐘脈沖進行五分頻，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 0.10.9秒；19秒計時。注：集成異步計數(shù)器74LS9074LS90是異步二一五一十 進制加法計數(shù)器，它既可以作二進制加法計數(shù)器，又 可以作五進制和十進制加法計數(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

6、)計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器。 計數(shù)脈沖從CP2輸入，QD QC QB作為輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。輸入輸出功能清0置9時鐘CD Q QQAR0(1) R0(2)S (1) S(2)CRCF2110XX0XX0000清00XX011X X1001置90 XX 00 XX 0J 1Q輸出二進制計數(shù)1 JQ Qc QB輸出五進制計數(shù)J QaQ Qc Qb Qa 輸出 8421BCD碼十進制計數(shù)Q JQ Qd Qc Qb 輸出 5421BCD碼十進制計數(shù)1 1不變保持二進制計數(shù)1 ;QD QC QB輸出五進制計數(shù)J QAQD QC QB QA俞出 8421BCD碼十進

7、制計數(shù)QD JQA QD QC QB俞出 5421BCD碼十進制計數(shù)1 1不變保持(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碼十進制加法計數(shù)器。 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碼十進制加法計數(shù)器。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 Q心0000 。b) 置9功能當(dāng) S9 (1) 、S9 (2)均為 “1 ”； R0 (1) 、R0 (2)中有“

8、0 ”時，實現(xiàn)置 9 功 能，即 QD QC QB QA= 1001。三、實驗設(shè)備及器件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10、74LS00 X 2 555 X 1 74LS90 X 3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行接線和調(diào)試，即分別測試基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)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

9、級連接起來進行測試， 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Q的值，按動按鈕開關(guān)K1 , Q和的值。2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試動態(tài)測試輸入端接1KHZ連續(xù)脈沖源，用示波器觀察并描繪 D點(VD、)F點(V0 )波 形，如嫌單穩(wěn)輸出脈沖持續(xù)時間太短，難以觀察，可適當(dāng)加大微分電容 C (如 改為0.1卩)待測試完畢，再恢復(fù)4700P。3、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50Hz4、計數(shù)器的測試(1)計數(shù)器接成五

10、進制形式，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 ”，QDQA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。（2） 計數(shù)器及計數(shù)器接成8421碼十進制形式，同內(nèi)容（1 ）進行邏輯功 能測試。記錄之。（3）將計數(shù)器、級連，進行邏輯功能測試。記錄之。接譯稠顯示器5、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

11、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。6 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行校準(zhǔn)。五、數(shù)據(jù)記錄及分析1、基本RS觸發(fā)器的測試操作Q的值的值按動K201按動K110基本RS觸發(fā)器實現(xiàn)了啟動和停止秒表的作用。2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試示波器輸出波形為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實現(xiàn)了為計數(shù)器提供清零信號的作用3、時鐘發(fā)生器的測試 示波器輸出波形為調(diào)節(jié)RW使得輸出波形的頻率為50HZ。用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，作為 時鐘源。4、計數(shù)器的測試計數(shù)器接成五進制形式，則數(shù)碼管的輸出為04s。計數(shù)器及計數(shù)器接成8421碼十進制形式，則數(shù)碼顯示的輸出為0.19.9s。為什么能實現(xiàn)0.19.9s ?計數(shù)器接成8421碼十進制形式，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