电子秒表电路设计与制作实习报告.doc
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电子技术课程设计实习报告
电气学院
学生姓名:
学号:
专业班级:
实验项目:
电子秒表电路设计制作
试验时间:
小组其他成员:
实验指导老师:
电子秒表电路设计制作
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.设备及器件:
编号
名称
型号
数量
1.
四2输入与非门
74LS00
2片
配14脚IC座
2.
二-五-十进制异步加计数器
74LS90
3片
配14脚IC座
3.
七段译码器
74LS47
3片
配16脚IC座
4.
NE555定时器
NE555
1片
配8脚IC座
5.
电阻
470Ω、1.5KΩ、1KΩ、100KΩ
各1个
6.
电容
4700PF、510PF0.01μF、0.1μF
各1个
7.
电位器
100KΩ
1个
8.
实验电路板
1
9.
电烙铁、焊锡丝套装
1
10.
焊接导线
2捆
实验室借用仪器
1.
5V电源
5V直流
2片
2.
数字万用表
3片
3.
双踪示波器
1片
三.小组分工
电路设计工作:
布线工作:
电路焊接:
电路调试:
四:
基本原理
1.芯片引脚图
二-五-十进制异步加计数器
四2输入与非门
七段译码器
555定时器
2.基本RS触发器
如图所示为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。
它的一路输出Q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。
K2、K1接电平开关,不工作时置1。
当K2置0、K1置1,则门1输出Q=1,门2输出Q=0,K2再置1、K1置1,Q、Q状态不变,K2仍置1、K1置0,则Q由0变为1,门5开启,为计数器启动作好准备,Q由1变0,送出负脉冲,启动单稳态触发器工作。
K1置0秒表清零并开始计时,K2置0秒表停止计时。
基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表工作
3.单稳态触发器
图为集成与非门构成的微分型单稳态触发器,各点波形如图2所示。
单稳态触发器的输入触发负脉冲信号ui由基本RS触发器Q端提供,输出负脉冲uo通过非门加到计数器的清除端R。
静态时,门4应处于截止状态(输出为高电平),故电阻R必须小于门的关门电阻Roff。
定时元件RC取值不同,输出脉冲宽度也不同。
当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时,可以省去输入微分电路的RP和CP。
单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。
当其输出为低电平时,使各计数芯片(3片74LS90)的R的输入为高电平(经过了反相器),完成计数器的复位,由于采用单稳态触发电路,R端的高电平维持时间即为暂态维持时间,暂态结束后便进入正常计时状态。
t
t
ui
0
t
uA
0
uD
0
t
uo
0
图2各点波形
4.时钟发生器
图为555定时器构成的多谐振荡器,是一种性能较好的时钟源。
调节电位器RW,使在输出端3获得频率为50HZ的矩形波形信号,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1#的计数输入端CP0。
5.计数及译码显示
图为二-五-十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元。
其中计数器74LS901#片接成五进制形式,对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频,在输出端Q3取得周期为0.1S的矩形脉冲,作为计数器74LS902#片的时钟输入。
计数器74LS902#片及计数器74LS903#片接成8421码十进制形成,其输出端与数字电路实验箱中译码显示部分的相应输入端连接,可显示0.1~9.9S计时。
集成异步计数器74LS90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。
其功能表如表1所示,引脚排列见附录。
表1
输入
输出
清零
R0AR0B
置9
S9AS9B
时钟
CP
Q3Q2Q1Q0
11
11
0×
×0
×
×
0000
0000
××
11
×
1001
×0
0×
0×
×0
×0
0×
×0
0×
↓
↓
↓
↓
加计数
加计数
加计数
加计数
通过不同的连接方式,74LS90可以实现4种不同的逻辑功能,而且还可借助R0A、R0B对计数器清零,借助S9A、S9B将计数器置9。
其具体功能详述如下:
(1)计数脉冲从CP0输入,Q0作为输出端,为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP1输入,Q3Q2Q1作为输出端,为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP1和Q0相连,计数脉冲由CP0输入,Q3Q2Q1Q0作为输出端,则构成异步8421码十进制加法计数器。
(4)若将CP0与Q3相连,计数脉冲CP1输入,Q0Q3Q2Q1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。
①异步清零:
当R0A、R0B均为“1”;S9A、S9B中有“0”时,实现异步清零功能。
②置9功能:
当S9A、S9B均为“1”;R0A、R0B中有“0时”,实现置9功能。
五.设计内容:
由于电路中使用器件较多,焊接前必须合理安排各器件在面包板上的位置,使电路逻辑清楚,接线较短。
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触发器、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.测试:
1.单稳态触发器的测试:
(1)静态测试:
用数字万用表测量A、B、D、F各点电位值,记录之。
Va=2.06VVb=0.15VVd=0.11VVf=4.68V
(2)动态测试:
输入端接1KHZ连续脉冲源,用示波器观察并描绘D点(uD、)F点(u0)波形,如果觉得单稳输出脉冲持续时间太短,难以观察,可适当加大微分电容C(如改为0.1μF)待测试完毕,再恢复4700PF。
2.时钟发生器的测试
八.排线过程
九..
十.心得体会
通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关电子线路方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改,善莫大焉。
在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。
最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
无论做什么事情,都必须培养严谨,认真,善思的工作作风。
时间很快,这两周的课程设计,先不说其他,就天气而言,确实很艰苦。
一周已忙碌过去,实验过程中,也对团队精神的进行了考察,让我们在合作起来更加默契,在成功后一起体会喜悦的心情。
果然是团结就是力量,只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇丰。