數(shù)字鐘電子秒表的設(shè)計

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1、數(shù)字鐘（電子秒表）的設(shè)計　　一、實驗?zāi)康摹　?、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?！　?、學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法?！　《?、實驗原理　　圖17－1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?！　?、基本RS觸發(fā)器　　圖17－1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?！　∷囊宦份敵鲎鳛閱畏€(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?！　“磩影粹o開關(guān)K2（接地），則門1輸出＝1；門2輸出Q＝0，K2復(fù)位

2、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、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器　　圖17－1中單元Ⅱ為用集成與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖17－2為各點波形圖。　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)負(fù)脈沖信號vi由基本RS觸發(fā)器端提供，輸出負(fù)脈沖vO通過非門加到計數(shù)器的清除端R。　　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

3、輸出脈沖寬度時，可以省去輸入微分電路的RP和CP。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。圖17－1電子秒表原理圖3、時鐘發(fā)生器圖17－1中單元Ⅲ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?！　≌{(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①的計數(shù)輸入端CP2。圖17－2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖圖17－374LS90引腳排列　　4、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1

4、7－1中單元Ⅳ所示。其中計數(shù)器①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②的時鐘輸入。計數(shù)器②及計數(shù)器③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；1～9.9秒計時。注：集成異步計數(shù)器74LS9074LS90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17－3為74LS90引腳排列，表17－1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

5、；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，QDQCQB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)

6、、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA＝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QDQCQBQA＝1001。表17-1輸入輸出功能清0置9時鐘QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00××0↓1QA輸出二進(jìn)制計數(shù)1↓QDQCQB輸出五進(jìn)制計數(shù)↓QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進(jìn)制計數(shù)QD↓QAQDQC

7、QB輸出5421BCD碼十進(jìn)制計數(shù)11不變保持三、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、74LS00×2555×174LS90×3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(jìn)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

8、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)器的測試測試方法參考實驗九2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試(1)靜態(tài)測試用直流數(shù)字電壓表測量A、B、D、F各點電位