数电--电子秒表实验

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1、实验三、四电子秒表设计一、实验目的1.学习数字电路屮基本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、实验设备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10.74LS00X2、555幻、74LS90x311.电位器、电阻、电容若干三、实验原理图4.6.1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4.6.1中单元I为用集成与非门构成的基木RS触发器。属低电平直接触发的触发器,冇直接置位、复位

2、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。按动按钮开关心（接地），则门1输出0=1；门2输出Q=O,心复位后Q、Q状态保持不变。再按动按钮开关$,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。基木RS触发器卅动和停止秒表电了秒表工作。2.单稳态触发器图4.6.1中单元II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器。单稳态触发器的输入触发负脉冲信号M由基本RS触发器Q端提供，输出负脉冲V。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Ron-o定时

3、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CPo单稳态触发器为电子秒表捉供计数器提供清零信号。图4.6.1电子秒表原理图1.时钟发生器图4.6.1中单元III为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能鮫好的时钟源。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CP2o2.计数及译码显示二一五一十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，图4.6.1屮单元IV所示。其中计数器1接成五进制形式

4、，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0.1〜0.9s；1〜9.9s计时。四、实验内容由于实验电路屮使用器件较多，实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位宣，使电路逻辑清楚，接线鮫短。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、时钟发牛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

5、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第三章电工电了基础实验十九。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。并记录。（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（Vf）波形，如单稳输出脉冲持续时间太短，难以观察，对适当加大微分电容C（如改为O.lpF）,待测试完毕,再恢复4700pFo3.时钟发生器的测试测试方法，用示波器观察输岀电压波形并测虽其频率，调节Rw，使输出矩形波频率为50Hzo4.计数器的测试（1）计数器（1）接成五进制形式,R

6、o（1）、Ro（2）、S9（1）、S9（2）接逻辑开关输出插口，CP?接单次脉冲源,CP】接高电平“1”，Qd~Qa接实验设备上译码显示输入端D、C、B、A,逻辑功能,并记录。（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。并记录。（3）将计数器（1）、（2）、（3）级连，进行逻辑功能测试。并记录。5.电子秒表的整体测试各单元电路测试正常'后，按图4.6.1把儿个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试。先按一下按钮开关此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关2,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，如不需耍计时或暂

7、停计时，按一下开关心计时立即停止，但数码管保留所计时Z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、预习报告1.复习数字电路屮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.除了本实验屮所采川的时钟源外，选川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。1.列出电了秒表单元电路的测试表格。列出调试电了秒表的步骤。六、实验报告1•总结电了秒表整个调试过程。2.分析调试中发现的问题及故障排除方法。