数字钟电子秒表的设计

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1、数字钟（电子秒表）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

2、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

3、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1

4、7－1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74LS9074LS90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

5、；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)

6、、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17-1输入输出功能清0置9时钟QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00××0↓1QA输出二进制计数1↓QDQCQB输出五进制计数↓QAQDQCQBQA输出8421BCD码十进制计数QD↓QAQDQC

7、QB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

8、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