電子秒表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、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：電子與電自氣工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化系別：自動(dòng)化指導(dǎo)教師：數(shù)字電自子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師組成績(jī)：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。接譯碼顯示需1.基本RS觸發(fā)器圖11 -1中單元I為用集成與非門(mén)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

2、輸出両作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出 Q作為與非門(mén)5的輸入控制信號(hào)。按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K2 （接地），則門(mén)1輸出=1 ;門(mén)2輸出Q = 0 , K2復(fù)位后Q、両狀態(tài)保持不變。再按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān) K1 ,則Q由0變?yōu)?，門(mén)5開(kāi)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。2. 時(shí)鐘發(fā)生器圖11 1中單兀K為用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振湯器，是一種性能較好調(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(hào)，當(dāng)基本RS觸發(fā)器Q = 1時(shí)，門(mén)5開(kāi)啟，此時(shí)50HZ脈沖信號(hào)通過(guò)門(mén)5作為計(jì)數(shù)脈沖加于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端CP

3、2 0"112|訕19|£|CP NC Q-1 S GND S 尿74LS90CPj Rfl( M Sft31 1 5| 617|圖11-2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖圖11 3 74LS90引腳排列3. 計(jì)數(shù)及譯碼顯示接譯碼顯示器五一十 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(duì)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)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)

4、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(guò)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R0 (1)、R0 (2)對(duì)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:(1)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CP2輸入，Qd Qc Qb作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3) 若將CP2和Qa相連，計(jì)數(shù)脈沖由CPi輸入，Qd、Qc、Qb、Qa 作為輸出端，則構(gòu)成異步84

5、21碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 若將CPi與Qd相連，計(jì)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(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。a)異步清零當(dāng) Ro (1)、Ro (2)均為“1 ”； S9 (1)、S9 (2)中有“ 0 ”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即=0000 ob)置9功能當(dāng) S9 (1)、S9均為“ 1 ” ; R0 (1)、R0中有“ 0 ”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能,即 Qd Qc Qb Qa = 1001表 11-1清0輸入輸出功能置9時(shí)鐘Qd Qc Qb QaR0(1) R0(2)S9 (1) S9(2)CP1CP20X11XX0000清0X00X11XX

6、1001置9X01 0X0X1Qa輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1 ;Qd Qc Qb 輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)J QaQ d Q c Q b Q a輸出 8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QdJQa Q d Q c Q b輸出 5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)11不變保持三、實(shí)驗(yàn)儀器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(jì)5 .單次脈沖源6 .連續(xù)脈沖源7 .邏輯電平開(kāi)關(guān)8.邏輯電平顯示器9 .譯碼顯示器10. 74LS00 X2、555 XI、74LS90 X311.電位器、電阻、電容若干四、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

7、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(cè)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(lái)進(jìn)行測(cè)試，直到測(cè)試電子秒表整個(gè)電路的 功能。這樣的測(cè)試方法有利于檢查和排除故障，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。1. 基本RS觸發(fā)器的測(cè)試將圖1的兩個(gè)輸出端接邏輯電平顯示，按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān) K2 (接地)，記下Q 和闿的值，按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)Ki , Q和網(wǎng)的值。2. 時(shí)鐘發(fā)生器的測(cè)試用示波器觀察輸出電壓波形并測(cè)量其頻率，調(diào)節(jié)Rw，使輸出矩形波頻率為50Hz 。3. 計(jì)數(shù)器的測(cè)試3.1計(jì)數(shù)器接成五進(jìn)制形式，Ro (1)、Ro (2)、S9 (1)

8、、S9 (2)接邏輯開(kāi)關(guān)輸出插口，CP2接單次脈沖源，CPl接高電平“ 1”，QdQa接實(shí)驗(yàn)設(shè)備上譯碼顯示輸入端 D、C、B、A,按表11 1測(cè)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(cè)試。記錄之。3.3將計(jì)數(shù)器、級(jí)連，進(jìn)行邏輯功能測(cè)試。記錄之。4. 電子秒表的整體測(cè)試各單元電路測(cè)試正常后，按圖11 - 1把幾個(gè)單元電路連接起來(lái)，進(jìn)行電子秒表的總體測(cè)試。先按一下按鈕開(kāi)關(guān)K2,此時(shí)電子秒表不工作，再按一下按鈕開(kāi)關(guān)Ki，則計(jì)數(shù)器清零后便開(kāi)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(kāi)關(guān)K2，計(jì)時(shí)立即停止，但數(shù)碼管保留所

9、計(jì)時(shí)之值。5.電子秒表準(zhǔn)確度的測(cè)試?yán)秒娮隅娀蚴直淼拿胗?jì)時(shí)對(duì)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(guò)程中,剛開(kāi)始由于555構(gòu)成的多諧振蕩器出現(xiàn)了一定的問(wèn)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(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)， 理論計(jì)算出的值在實(shí)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(cè)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(lái)進(jìn)行測(cè)試， 直到測(cè)試電子秒表整 個(gè)電路的功能。這樣的模塊化測(cè)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(guò)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。通過(guò)設(shè)