電子秒表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、淮陰工學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)期末考核2014-2015學(xué)年第2學(xué)期實(shí)驗(yàn)名稱：電子秒表電路的設(shè)計(jì)班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：學(xué) 院：電子與電氣工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化系 別：自動(dòng)化指導(dǎo)教師：數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師組成 績：2015年07月電子秒表電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?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(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)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(shí)驗(yàn)原理圖11 -1為電子秒表的電原理圖。按功能分成四個(gè)單元電路進(jìn)行分析。接譯韻顯示器cc 74LS90(3)cPiVcc74LS90(2)CB接譯韻顯示器cc 74LS90(3)cPiVcc74LS90

2、(2)CBG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(hào)。按動(dòng)按鈕開關(guān)K2 （接地），則門1輸出=1 ；門2輸出Q =0，K2復(fù)位 后Q、Q狀態(tài)保持不變。再按動(dòng)按鈕開關(guān),則Q由0變?yōu)?，門5開啟， 為計(jì)數(shù)器啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。由1變0，送出負(fù)脈沖，啟動(dòng)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(dòng)和停止秒表的工作。時(shí)鐘發(fā)生器圖11 -1中單元III為用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時(shí)鐘源。調(diào)節(jié)電位器R，使在輸出端3獲得頻

3、率為50HZ的矩形波信號(hào)，當(dāng)基本RS 觸發(fā)器Q =1誠，門5開啟，此時(shí)50HZ脈沖信號(hào)通過門5作為計(jì)數(shù)脈沖加于 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端CP2。圖11-2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖圖11-2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖圖11-374LS90引腳排列計(jì)數(shù)及譯碼顯示接譯型顯示器+5V+5V|cc 74LS90(3)ciRfl(i)Ro2Sl)S9(2DIVcc74LS90(2)LPKb(i1Ro(2)Ss11S8(2d二一五一十 進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成電子秒表的計(jì)數(shù)單元，如圖11 -1中單元W所示。其中計(jì)數(shù)器接成五進(jìn)制形式，對頻率為50HZ的時(shí)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(jì)數(shù)

4、器的 時(shí)鐘輸入。計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器接成8421碼十進(jìn)制形式，其輸出端與實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)。注：集成異步計(jì)數(shù)器74LS9074LS90是異步二一五一十 進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì) 數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)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(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借 助R。(1)、R0 (2)對計(jì)數(shù)器清零，借助S9 (1)、S9 (2)將計(jì)數(shù)器置9。其具 體功能詳述如下：計(jì)數(shù)脈沖從cp1輸入，qa作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)脈沖從CP輸入，Q Q

5、Q作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。2D C B若將CP2和Qa相連，計(jì)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(jì)數(shù)器。若將CP與Q相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP輸入，Q、Q、Q、Q作為輸1D2A D C B出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。清零、置9功能。異步清零當(dāng) R0 (1)、R0(2)均為“1 ”；S9(1)、S9(2)中有 “0 ”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QD Qc QB Qa =0000。置9功能當(dāng) S9 (1)、S9 (2)均為 “1 ”； R0 (1)、R0 (2)中有 “0 ”時(shí)，實(shí)現(xiàn)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(shí)鐘QD Qc QB QaR (1) R (2)S (1) S (2)CP1 CP2110XX0XX0000清00XX011XX1001置90XX00XX0!1qa輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1!QD Qc QB 輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)!QAQD Qc QB QA 輸出 821BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QD!QA Qd Qc QB 輸出 A5421BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)11不變保持三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器1 . +5V直流電源1 . +5V直流電源3.直流數(shù)字電壓表5.單次脈沖源7.邏輯電平開關(guān)9.譯碼顯示器11.電位器、電阻、電容若干4.數(shù)字頻率計(jì)6.連續(xù)脈沖源8.邏輯電平顯

7、示器10. 74LS00 X2、555 XI、74LS90 X3四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由于實(shí)驗(yàn)電路中使用器件較多，實(shí)驗(yàn)前必須合理安排各器件在實(shí)驗(yàn)裝置上的 位置，使電路邏輯清楚，接線較短。實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)的次序，將各單元電路逐個(gè)進(jìn)行接線和調(diào)試，即分 別測試基本RS觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)器的邏輯功能，待各單元電路工作正 常后，再將有關(guān)電路逐級(jí)連接起來進(jìn)行測試，直到測試電子秒表整個(gè)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(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行?；綬S觸發(fā)器的測試將圖1的兩個(gè)輸出端接邏輯電平顯示，按動(dòng)按鈕開關(guān) (接地)，記下Q 和的值，按動(dòng)按鈕開關(guān), Q和Q的值。時(shí)鐘發(fā)生器的測試用示波器觀察輸出電

8、壓波形并測量其頻率，調(diào)節(jié)Rw，使輸出矩形波頻率為 50Hz。計(jì)數(shù)器的測試3.1計(jì)數(shù)器接成五進(jìn)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,CP】接高電平“1 ”，qdqa接實(shí)驗(yàn)設(shè)備上 譯碼顯示輸入端。、C、B、A,按表11 1測試其邏輯功能，記錄之。3.2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器接成8421碼十進(jìn)制形式，同內(nèi)容（1 ）進(jìn)行邏輯 功能測試。記錄之。3.3將計(jì)數(shù)器、級(jí)連，進(jìn)行邏輯功能測試。記錄之。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(gè)單元電路連接起來，進(jìn)行電子 秒表的總體測試。先按一下按鈕開關(guān)K2，此時(shí)電子秒表不工作，再按一下按

9、鈕開關(guān)，則計(jì) 數(shù)器清零后便開始計(jì)時(shí)，觀察數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)情況是否正常，如不需要計(jì)時(shí)或暫 停計(jì)時(shí)，按一下開關(guān)K2，計(jì)時(shí)立即停止，但數(shù)碼管保留所計(jì)時(shí)之值。電子秒表準(zhǔn)確度的測試?yán)秒娮隅娀蚴直淼拿胗?jì)時(shí)對電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。五、實(shí)驗(yàn)調(diào)試在電路調(diào)試過程中，剛開始由于555構(gòu)成的多諧振蕩器出現(xiàn)了一定的問題， 脈沖信號(hào)不能成功輸出，顯示器停留在0不顯示，最后下調(diào)整了 555定時(shí)器的參 數(shù)，使秒表正常運(yùn)行。在整個(gè)電路調(diào)試過程中可以發(fā)現(xiàn)，理論計(jì)算出的值在實(shí)際 運(yùn)行中還是誤差很大，需要在實(shí)際調(diào)試中試出最恰當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙葜?。接線和調(diào)試時(shí)，應(yīng)將各單元電路逐個(gè)進(jìn)行接線和調(diào)試，即分別測試基本RS 觸器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)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(guān)電路逐級(jí)連接起來進(jìn)行測試，直到測試電子秒表整 個(gè)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(diào)試電路的常 用方法。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，我了解數(shù)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(guān)電子元器件的使用，學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、計(jì)數(shù)、 譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。首先是74LS90的功能，懂得實(shí)際應(yīng)用上，應(yīng) 用串行和并行方式進(jìn)行連接電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)電路，進(jìn)一步可以利用多片芯 片設(shè)計(jì)各進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路。