电子秒表设计实验报告文档格式.docx
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专业：
自动化
系别：
指导教师：
《数字电子技术》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。
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。
它的一路输出
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、
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中单元Ⅲ为用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CP2。
图11-2单稳态触发器波形图图11－374LS90引脚排列
3.计数及译码显示
二—五—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Ⅳ所示。
其中计数器①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取得周期为的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。
计数器②及计数器③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～秒；
1～9秒计时。
注：
集成异步计数器74LS90
74LS90是异步二—五—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。
（2）计数脉冲从CP2输入，QDQCQB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CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。
（4）若将CP1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R0
（1）、R0
（2）均为“1”；
S9
（1）、S9
（2）中有“0”时，实现异步清零功能，即QDQCQBQA＝0000。
b）置9功能
当S9
（1）、S9
（2）均为“1”；
R0
（1）、R0
（2）中有“0”时，实现置9功能，即QDQCQBQA＝1001。
表11-1
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
（1）R0
（2）
S9
（1）S9
（2）
CP1CP2
1
0
×
×
0×
0
↓1
QA输出
二进制计数
1↓
QDQCQB输出
五进制计数
↓QA
QDQCQBQA输出8421BCD码
十进制计数
QD↓
QAQDQCQB输出5421BCD码
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×
2、555×
1、74LS90×
3
11.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
的值，按动按钮开关K1,Q和
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
计数器①接成五进制形式，RO
（1）、RO
（2）、S9
（1）、S9
（2）接逻辑开关输出插口，CP2接单次脉冲源,CP1接高电平“1”，QD～QA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。
计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，同内容
（1）进行逻辑功能测试。
记录之。
将计数器①、②、③级连，进行逻辑功能测试。
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K1，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际运行中还是误差很大，需要在实际调试中试出最恰当的电阻和电容值。
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。
通过设计重启和停止，启动计数键，我更好的理解了74LS90各引脚的功能和用法。
在利用555产生时钟信号时，我也学会了用这个芯片输出不同的频率的信号。
通过这次实验我对数字电子技术有了更进一步的熟悉，加深了我对理论知识的理解，增强了个人的动手能力，巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来。
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