1、精選文檔淮 陰 工 學 院數字電子技術課程實驗期末考核2014-2015學年第2學期實驗名稱：電子秒表電路的設計 班 級：學 號：姓 名：學 院：電子與電氣工程學院專 業：自動化系 別：自動化指導教師：數字電子技術實驗指導教師組成 績：2015年07月精選文檔電子秒表電路的設計一、實驗目的1 .學習數字電路中基本RS 觸發器、單穩態觸發器、時鐘發生器及計數、譯碼顯示等單元電路的綜合應用。 2 .學習電子秒表的調試方法。 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。 1.基本RS 觸發器 圖11 1 中單元I 為用集成與非門構成的基本RS 觸發器。屬低

2、電平直接觸發的觸發器，有直接置位、復位的功能  。  它的一路輸出作為單穩態觸發器的輸入，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K2 （接地），則門1 輸出 1 ；門2 輸出Q 0 ，K2 復位后Q 、狀態保持不變。再按動按鈕開關K1 , 則Q 由0 變為1 ，門5 開啟, 為計數器啟動作好準備。 由1 變0 ，送出負脈沖，啟動單穩態觸發器工作。 基本RS 觸發器在電子秒表中的職能是啟動和停止秒表的工作。 2. 時鐘發生器 圖11 1 中單元為用555 定時器構成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時鐘源。調節電位器 RW ，使在輸出端3 獲得頻率為50HZ

3、的矩形波信號，當基本RS 觸發器Q 1 時，門5 開啟，此時50HZ 脈沖信號通過門5 作為計數脈沖加于計數器的計數輸入端CP2 。 圖11-2 單穩態觸發器波形圖  圖113  74LS90引腳排列 3.計數及譯碼顯示 二五十 進制加法計數器74LS90 構成電子秒表的計數單元，如圖11 1 中單元所示。其中計數器接成五進制形式，對頻率為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，作為計數器的時鐘輸入。計數器及計數器接成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輸入端連接，可顯示0.1 0.9 秒；1 9 秒計時。 注

4、：集成異步計數器74LS90 74LS90 是異步二五十 進制加法計數器，它既可以作二進制加法計數器，又可以作五進制和十進制加法計數器。 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 可以實現四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0 (1) 、R0 (2) 對計數器清零，借助S9 (1) 、S9 (2) 將計數器置9 。其具體功能詳述如下： (1) 計數脈沖從CP1 輸入，QA 作為輸出端，為二進制計數器。 (2) 計數脈沖從CP2 輸入，QD QC QB 作為輸出端，為異步五進制加法計數器。(3) 若將CP2 和QA 相連，計數脈沖由CP1 輸入

5、，QD 、QC 、QB 、QA 作為輸出端，則構成異步8421 碼十進制加法計數器。 (4) 若將CP1 與QD 相連，計數脈沖由CP2 輸入， QA 、QD 、QC 、QB 作為輸出端，則構成異步5421 碼十進制加法計數器。 (5) 清零、置9 功能。 a)  異步清零 當R0 (1) 、R0 (2) 均為“1 ”；S9 (1) 、S9 (2) 中有“0 ”時，實現異步清零功能，即QD QC QB QA 0000 。 b)  置9 功能 當S9 (1) 、S9 (2) 均為“1 ”；R0 (1) 、R0 (2) 中有“0 ”時，實現置9 功能，即QD QC QB QA

6、1001 。表11-1  輸    入 輸  出 功    能 清  0 置  9 時    鐘 QD  QC  QB  QA R0(1) R0(2) S9 (1) S9(2) CP1   CP2 1 1 0 × × 0 ×     × 0 0 0 0 清    0 0 × &#

7、215; 01 1 ×    × 1 0 0 1 置    9 0     × ×     0 0     × ×     0      1 QA   輸  出 二進制計數 1     QD QC QB 輸出

8、五進制計數     QA QD QC QB QA 輸出8421BCD 碼 十進制計數 QD      QA QD QC QB 輸出5421BCD 碼 十進制計數 1     1 不   變 保   持 三、實驗儀器1 .5V 直流電源       2 .雙蹤示波器 3 .直流數字電壓表       4 .數字頻率計 5

9、 .單次脈沖源         6 .連續脈沖源 7 .邏輯電平開關        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

10、驗時，應按照實驗任務的次序，將各單元電路逐個進行接線和調試，即分別測試基本RS 觸發器、時鐘發生器及計數器的邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關電路逐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K2 （接地），記下Q 和的值，按動按鈕開關K1 , Q 和的值。 2.時鐘發生器的測試 用示波器觀察輸出電壓波形并測量其頻率，調節RW ，使輸出矩形波頻率為50Hz 。 3.計數器的測試 3.1 計數器接成五進制形式，RO (1) 、RO (

11、2) 、S9 (1) 、S9 (2) 接邏輯開關輸出插口，CP2 接單次脈沖源,CP1 接高電平“1 ”，QD QA 接實驗設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 計數器及計數器接成8421 碼十進制形式，同內容（1 ）進行邏輯功能測試。記錄之。 3.3 將計數器、級連，進行邏輯功能測試。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，進行電子秒表的總體測試。 先按一下按鈕開關K2 ，此時電子秒表不工作，再按一下按鈕開關K1 ，則計數器清零后便開始計時，觀察數碼管顯示計數情況是否正常，

12、如不需要計時或暫停計時，按一下開關K2 ，計時立即停止，但數碼管保留所計時之值。 5.電子秒表準確度的測試 利用電子鐘或手表的秒計時對電子秒表進行校準。 五、實驗調試在電路調試過程中，剛開始由于555構成的多諧振蕩器出現了一定的問題，脈沖信號不能成功輸出，顯示器停留在0不顯示，最后下調整了555定時器的參數，使秒表正常運行。在整個電路調試過程中可以發現，理論計算出的值在實際運行中還是誤差很大，需要在實際調試中試出最恰當的電阻和電容值。接線和調試時，應將各單元電路逐個進行接線和調試，即分別測試基本RS觸器、單穩態觸發器、時鐘發生器及計數器、譯碼顯示電路等邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關電路逐級連接起來進行測試，直到測試電子秒表整個電路的功能。這樣的模塊化測試方法有利于檢查和排除故障，是調試電路的常用方法。六、實驗總結通過本次課程設計，我了解數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電子元器件的使用，學習和掌握數字電路中基本RS觸發器、計數、譯碼顯示等單元電路的綜合應用。首先是74LS90的功能，懂得實際應用上，應用