74LS90的详细说明功能表.docx
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74LS90的详细说明功能表
实验十七电子秒表
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17-1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17-1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、单稳态触发器
图17-1中单元Ⅱ为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器,图17-2为各点波形图。
单稳态触发器的输入触发负脉冲信号vi由基本RS触发器
端提供,输出负脉冲vO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,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。
图17-1电子秒表原理图
3、时钟发生器
图17-1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17-2单稳态触发器波形图图17-374LS90引脚排列
4、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17-1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0.1S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0.1~0.9秒;1~9.9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17-3为74LS90引脚排列,表17-1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。
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17-1
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
(1)、R0
(2)
S9
(1)、S9
(2)
CP1CP2
1
1
0
×
×
0
××
0
0
0
0
清0
0
×
×
0
1
1
××
1
0
0
1
置9
0×
×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
十进制计数
11
不变
保持
三、实验设备及器件
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、74LS00×2555×174LS90×3
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、单稳态触发器、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
测试方法参考实验九
2、单稳态触发器的测试
(1)静态测试
用直流数字电压表测量A、B、D、F各点电位值。
记录之。
(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(vD、)F点(v0)波形,如嫌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0.1μ)待测试完毕,再恢复4700P。
3、时钟发生器的测试
测试方法参考实验十五,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。
4、计数器的测试
(1)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17-1测试其逻辑功能,记录之。
(2)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。
(3)将计数器①、②、③级连,进行逻辑功能测试。
记录之。
5、电子秒表的整体测试
各单元电路测试正常后,按图17-1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。
6、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、实验报告
1、总结电子秒表整个调试过程。
2、分析调试中发现的问题及故障排除方法。
六、预习报告
1、复习数字电路中RS触发器,单稳态触发器、时钟发生器及计数器等
部分内容。
2、除了本实验中所采用的时钟源外,选用另外两种不同类型的时钟源,
可供本实验用。
画出电路图,选取元器件。
3、列出电子秒表单元电路的测试表格。
4、列出调试电子秒表的步骤。
5、74LS90引脚图及引脚功能
74LS90计数器是一种中规模二一五进制计数器,管脚引线如图3.6-1,功能表如表3.6-1所示。
表3.6-17490功能表
复位输入
输出
R1R2S1 S2
QDQCQBQA
HH L ×
HH × L
×× H H
XL × L
L× L ×
L× × L
×L L ×
LLLL
LLLL
HLLH
计 数
计 数
计 数
计 数
A.将输出QA与输入B相接,构成8421BCD码计数器;
B.将输出QD与输入A相接,构成5421BCD码计数器;
C.表中H为高电平、L为低电平、×为不定状态。
74LS90逻辑电路图如图3.6-1所示,它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成,整个电路可分两部分,其中FA触发器构成一位二进制计数器;FD、FC、FB构成异步五进制计数器,在74LS90计数器电路中,设有专用置“0”端R1、R2和置位(置“9”)端S1、S2。
74LS90具有如下的五种基本工作方式:
(1)五分频:
即由FD、FC、和FB组成的异步五进制计数器工作方式。
(2)十分频(8421码):
将QA与CK2联接,可构成8421码十分频电路。
(3)六分频:
在十分频(8421码)的基础上,将QB端接R1,QC端接R2。
其计数顺序为000~101,当第六个脉冲作用后,出现状态QCQBQA=110,利用QBQC=11反馈到R1和R2的方式使电路置“0”。
(4)九分频:
QA→R1、QD→R2,构成原理同六分频。
(5)十分频(5421码):
将五进制计数器的输出端QD接二进制计数器的脉冲输入端CK1,即可构成5421码十分频工作方式。
此外,据功能表可知,构成上述五种工作方式时,S1、S2端最少应有一端接地;构成五分频和十分频时,R1、R2端亦必须有一端接地。
54/7404
六反向器
简要说明
04为六组反向器,共有54/7404、54/74H04、54/74S04、54/74LS04四种线路结构形式,其主要电特性的典型值如下:
型号
tPLH
tPHL
PD
5404/7404
12ns
8ns
60mW
54H04/74H04
6ns
6.5ns
140mW
54S04/74S04
3ns
3ns
113mW
54LS04/74LS04
9ns
10ns
12mW
引出端符号
1A-6A输入端
1Y-6Y输出端
逻辑图
双列直插封装
极限值电源电压………………………………………….7V
输入电压
54/7404、54/74H04、54/74S04…………….5.5V
54/74LS04……………………………………7V
工作环境温度
54XXX………………………………….-55~125℃
74XXX………………………………….0~70℃存储温度………………………………………….-65~150℃
功能表
推荐工作条件
5404/7404
54H04/74H04
54S04/74S04
54LS04/74LS04
单
位
最小
额定
最大
最小
额定
最大
最小
额定
最大
最小
额定
最大
电源电压
Vcc
54
4.5
5
5.5
4.5
5
5.5
4.5
5
5.5
4.5
5
5.5
V
74
4.75
5
5.25
4.75
5
5.25
4.75
5
5.25
4.75
5
5.25
输入高电平电压ViH
2
2
2
2
V
输入低电平
电ViL
54
0.8
0.8
0.8
0.7
V
74
0.8
0.8
0.8
0.8
输出高电平电流IOH
-400
-500
-1000
-400
µA
输出低电平
电流IOL
54
16
20
20
4
mA
74
16
20
20
8
静态特性(TA为工作环境温度范围)
参数
测试条件【1】
‘04
‘H04
‘S04
‘LS04
单位
最小
最大
最小
最大
最小
最大
最小
最大
VIK输入嵌位电压
Vcc=最小
Iik=-8mA
-1.5
V
Iik=-12mA
-1.5
Iik=-18mA
-1.2
-1.5
VOH输出高电平电
压
Vcc=最小VIL=最
大IOH=最大
54
2.4
2.4
2.5
2.5
V
74
2.4
2.4
2.7
2.7
VOL输出低电平电
压
Vcc=最小,VIL=最
大,VIH=2V,IOL=最大
54
0.4
0.4
0.5
0.4
V
74
0.4
0.4
0.5
0.5
II最大输入电压时
输入电流
Vcc=最大
VI=5.5V
1
1
1
mA
VI=7V
0.1
I输入高电平电流
Vcc=最大
VIH=2.4V
40
50
uA
VIH=2.7V
50
20
I输入低电平电流
Vcc=最大
VIL=0.4V
-1.6
-2
-0.4
mA
VIL=0.5V
-2
I输出短路电流
Vcc=最大
54
-20
-55
-40
-100
-40
-100
-20
-100
mA
74
-18
-55
-40
-100
-40
-100
-20
-100
ICCH输出高电平时电源电流
Vcc=最大
12
26
24
2.4
mA
ICCL输出低电平时电源电流
Vcc=最大
33
58
54
6.6
mA
IH
IL
OS
[1]:
测试条件中的“最小”和“最大”用推荐工作条件中的相应值。
动态特性(TA=25℃)
参数
测试条件
‘04
‘H04
‘S04
‘LS04
单位
最大
最大
最大
最大
tPLH输出由低到高传输延迟时间
Vcc=5V,CL=50Pf(‘H04为25Pf)
RL=400Ω(‘H04和‘S04为280Ω,
‘LS04为2KΩ)
22
10
4.5
15
ns
tPHL输出由高到低传输延迟时间
15
10
5
15
ns