电子秒表设计实验报告

1、数字电子技术课程实验期末考核2014-2015 学年第2学期实验名称：电子秒表电路的设计班级：学号:姓名：学院：电子与电自气工程学院专业：自动化系别：自动化指导教师：数字电自子技术实验指导教师组成绩：2015年07月电子秒表电路的设计一、实验目的1 .学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。2 .学习电子秒表的调试方法。二、实验原理图11 - 1为电子秒表的电原理图。按功能分成四个单元电路进行分析。接译码显示需1.基本RS触发器图11 -1中单元I为用集成与非门构成的基本 RS触发器。属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。它的一路

2、输出両作为单稳态触发器的输入，另一路输出 Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2 （接地），则门1输出=1 ;门2输出Q = 0 , K2复位后Q、両状态保持不变。再按动按钮开关 K1 ,则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。 由1变0 ,送出负脉冲，启动单稳态触发器工 作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2. 时钟发生器图11 1中单兀K为用555定时器构成的多谐振汤器，是一种性能较好调节电位器Rw，使在输出端3获得频率为50HZ的矩形波信号，当基本RS触发器Q = 1时，门5开启，此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器的计数输入端CP

3、2 0"112|讪19|£|CP NC Q-1 S GND S 尿74LS90CPj Rfl( M Sft31 1 5| 617|图11-2单稳态触发器波形图图11 3 74LS90引脚排列3. 计数及译码显示接译码显示器五一十 进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图11 1中单元W所示。其中计数器接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端 Qd取得周期为0.1S的矩形脉冲，作为计数器的时钟输入。计数器及计数器接成8421码十进制形式，其输出端与实验 装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示 0.10.9秒；19秒计时。注：集成异步计数

4、器74LS9074LS90是异步二一五一十 进制加法计数器，它既可以作二进制加法计 数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。图11 3为74LS90引脚排列，表11 - 1为功能表。通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能； 而且还可借 助R0 (1)、R0 (2)对计数器清零，借助S9 (1)、S9 (2)将计数器置9。其具体功能详述如下:(1)计数脉冲从CP1输入，Qa作为输出端，为二进制计数器。 计数脉冲从CP2输入，Qd Qc Qb作为输出端，为异步五进制加法计数器。(3) 若将CP2和Qa相连，计数脉冲由CPi输入，Qd、Qc、Qb、Qa 作为输出端，则构成异步84

5、21码十进制加法计数器。 若将CPi与Qd相连，计数脉冲由CP2输入，Qa、Qd、Qc、Qb作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。(5)清零、置9功能。a)异步清零当 Ro (1)、Ro (2)均为“1 ”； S9 (1)、S9 (2)中有“ 0 ”时，实现异步清零功能，即=0000 ob)置9功能当 S9 (1)、S9均为“ 1 ” ; R0 (1)、R0中有“ 0 ”时，实现置9功能,即 Qd Qc Qb Qa = 1001表 11-1清0输入输出功能置9时钟Qd Qc Qb QaR0(1) R0(2)S9 (1) S9(2)CP1CP20X11XX0000清0X00X11XX

6、1001置9X01 0X0X1Qa输出二进制计数1 ;Qd Qc Qb 输出五进制计数J QaQ d Q c Q b Q a输出 8421BCD码十进制计数QdJQa Q d Q c Q b输出 5421BCD码十进制计数11不变保持三、实验仪器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 .单次脉冲源6 .连续脉冲源7 .逻辑电平开关8.逻辑电平显示器9 .译码显示器10. 74LS00 X2、555 XI、74LS90 X311.电位器、电阻、电容若干四、实验内容由于实验电路中使用器件较多，实验前必须合理安排各器件在实验装置上的 位置，使电路逻辑清楚，接线较

7、短。实验时，应按照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行接线和调试， 即分 别测试基本RS触发器、时钟发生器及计数器的逻辑功能，待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试，直到测试电子秒表整个电路的 功能。这样的测试方法有利于检查和排除故障，保证实验顺利进行。1. 基本RS触发器的测试将图1的两个输出端接逻辑电平显示，按动按钮开关 K2 (接地)，记下Q 和闿的值，按动按钮开关Ki , Q和网的值。2. 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Rw，使输出矩形波频率为50Hz 。3. 计数器的测试3.1计数器接成五进制形式，Ro (1)、Ro (2)、S9 (1)

8、、S9 (2)接逻辑开关输出插口，CP2接单次脉冲源，CPl接高电平“ 1”，QdQa接实验设备上译码显示输入端 D、C、B、A,按表11 1测试其逻辑功能，记录之。3.2计数器及计数器接成8421码十进制形式，同内容(1 )进行逻辑功能测试。记录之。3.3将计数器、级连，进行逻辑功能测试。记录之。4. 电子秒表的整体测试各单元电路测试正常后，按图11 - 1把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试。先按一下按钮开关K2,此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关Ki，则计数器清零后便开始计时,观察数码管显示计数情况是否正常，如不需要计时或暂停计时，按一下开关K2，计时立即停止，但数码管保留所

9、计时之值。5.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、实验调试在电路调试过程中,刚开始由于555构成的多谐振荡器出现了一定的问题,脉冲信号不能成功输出,显示器停留在0不显示，最后下调整了 555定时器的参数，使秒表正常运行。在整个电路调试过程中可以发现， 理论计算出的值在实接线和调试时，应将各单元电路逐个进行接线和调试，即分别测试基本RS触器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器、译码显示电路等逻辑功能，待各单 元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试， 直到测试电子秒表整 个电路的功能。这样的模块化测试方法有利于检查和排除故障， 是调试电路的常 用方法。六、实验总结通过本次课程设计，我了解数字秒表的主体电路组成及工作原理， 熟悉了集 成电路及有关电子元器件的使用，学习和掌握数字电路中基本 RS触发器、计数、译码显示等单元电路的综合应用。首先是 74LS90的功能，懂得实际应用上，应用串行和并行方式进行连接电路实现计数器的级联电路，进一步可以利用多片芯 片设计各进制的计数电路。通过设