电子秒表讲义

1、电子秒表讲义一、 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，以及计数器、译码显示等单元电路综合应用。2、学习电子秒表的调试方法二、设计要求1、采用RS触发器来实现电子秒表的启动和停止。2、采用单稳态触发器实现电子秒表中的计数器清零信号。3、利用555定时器构成多谐振荡器来提供时钟源。4、利用二五十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元5、要求电子秒表的分辨率为0.1秒6、电子秒表的显示为0.09.9秒三、电子秒表的原理RS触发器单稳态触发器555多谐振荡器计数器74LS48译码器7段LED显示器&时钟清零1、原理框图如图一所示图一 电子秒表的工作原理框图2、

2、基本工作原理通过开关来控制RS触发器实现电子秒表的启动和停止：RS触发器的端的输出来启动单稳态触发器发出清零的信号，RS触发器的Q端的输出来打开555定时器构成的多谐振荡器的输出门。在多谐振荡器的时钟的作用下74LS90开始计数，其计数的结果通过74LS48进行译码，然后显示。（1）基本RS触发器（如图二所示）图二 基本RS触发器采用集成与非门来组成基本RS触发器，采用低电平触发模式，具有直接置位、复位的功能。在按钮S1接地时Q置“1”，S2接地Q置“0”。通过基本RS触发器的Q端来控制计时脉冲输入计数器，RS的端的输出来启动单稳态触发器的工作。因此基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止

3、秒表的工作。（2）单稳态触发器（如图三所示）图三 单稳态触发器图三的单稳态触发器是用集成与非门构成的，属于微分型单稳态触发器。单稳态触发器的输入端输入触发负脉冲信号由基本RS触发器的提供，单稳态触发器输出的负脉冲取反作为计数器的清0信号。构成输入端微分隔直电路，R、C构成微分分型定时电路，R、C取值的不同，输出脉宽也不同：下面结合电路图来说明单稳态触发器的工作原理：a、 无外界触发脉冲时电路初始稳态（前的状态）：电源接通后，在没有外来触发脉冲时电路处于稳定状态，U3A输出低电平，U4A输出高电平，要求（开门电阻），（关门电阻）b、 触发翻转（时刻）：端输入负脉冲，U3A输出高电平，因此U4A的

4、输入端回产生正的跳变，从而使得输出降为低电平，并反馈回输入端，维持这个新状态。c、 暂稳态（）：在后，U3A输出的高电平对电容C进行充电，使得U4A输入端电压降低，从而最终使U4A输出变高，将引发正反馈过程，使得输出变为高电平，电路又恢复到稳定状态。（3）时钟电路（如图4所示）图4 时钟发生电路用555定时器构成多谐振荡器来作为时钟源。通过对电位器Rw可以在555输出端获得50Hz的矩形波信号，该信号同RS触发器的一端信号一起来为计数器提供输入时钟。（4）计数及译码显示采用二五十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，首先利用计数器对50Hz的时钟脉冲进行5分频获得周期为0.1s的矩

5、形脉冲，作为下一级计数器的时钟输入，第二、第三计数器接成8421码形式，其输出通过74LS48译码器进行译码并输入显示器进行显示。74LS90和74LS48的引脚图如图5、图6 所示。表一是74LS90功能表。表一：74LS90功能表： 图5 74LS90引脚图 图6 74LS48引脚图74LS48是一种BCD7段字型显示共阴极译码器/驱动器。它的功能表如表二所示。表二：74LS48BCD译码器功能表十进制或功能输入端BI/RBO输出端LT RBIDCBAabcdefg0HHLLLLHHHHHHHL1HLLLHHLHHLLLL2HLLHLHHHLHHLH3HLLHHHHHHHLLH4HLHLL

6、HLHHLLHH5HLHLHHHLHHLHH6HLHHLHLLHHHHH7HLHHHHHHHLLLL8HHLLLHHHHHHHH9HHLLHHHHHLLLH10HHLHLHLLLHHHH11HHLHHHLLHHHLH12HHHLLHLHLLLHH13HHHLHHHLLHLHH14HHHHLHLLLHHHH15HHHHHHLLLLLLL图7为计数与译码原理图图7 计数与译码原理图四、 内容1、基本RS触发器的测试Q1100110101002、单稳态触发器的测试（1） 静态测试各个重要位置的电压（2） 动态测试，用示波器测试其输入和输出波形，并考虑如何增加单稳态输出脉冲的时间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。调节可调电阻，使输出的矩形波频率为50Hz。4、对计数器的功能测试；将接连起来的计数器进行逻辑功能测试。5、电子秒表的测试各个单元测试正常后，将各个单元连接起来，进行电子秒表整体测试，看电子秒表的运行是否正常，LED显示正常否。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、试验设备及器件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、元件清单：表三、实验元件清单序号型号数量174LS00225551374LS9034译码显示器254702电阻61K271.5K283k49100K210100K（可调）21151