数字电路-电子秒表实验报告

实验二电子秒表

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、掌握电子秒表的调试方法。

二、实验原理

图2－1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。

数字电子技术基础课程设计（一）——电子钟

数字电子技术基础

课程设计

电子秒表

一．设计目的：

1、了解计时器主体电路的组成及工作原理;

2、熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;

3、学习数字电路中基本RS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。

二．设计任务及说明：

电子秒表电路是一块独立构成的记时集成电路芯片。它集成了计数器、、振荡器、译码器和驱动等电路，能够对秒以下时间单位进行精确记时，具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。

设计一个可以满足以下要求的简易秒表

1.秒表由5位七段LED显示器显示，其中一位显示“min”,四位显示“s”，其中显示分辩率为s，计时范围是0—9分59秒99毫秒；

2.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；

3.控制开关为两个：启动（继续）/暂停记时开关和复位开关

三．总体方案及原理:

电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来,因此要有时钟发生器,记数及译码显示,控制等模块,系统框图如下:

时钟发生器记数器译码器

显示器

控制器

图1.系统框图

其中：

(1)时钟发生器：利用石英震荡555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100HZ的脉冲;

(2)记数器：对时钟信号进行记数并进位,毫秒和秒之间10进制,秒和分之间60进制;

(3)译码器：对脉冲记数进行译码输出到显示单元中；

(4)显示器：采用5片LED显示器把各位的数值显示出来，是秒表最终的输出，有分、秒、和毫秒位；

(5)控制器：控制电路是对秒表的工作状态（记时开始/暂停/继续/复位等）进行控制的单元，可由触发器和开关组成。

四．单元电路设计，参数计算和器件选择：

1.时钟发生单元

时钟发生器可以采用石英晶体震荡产生100HZ时钟信号，也可以用555定时器构成的多谐振荡器，555定时器是一种性能较好的时钟源，切构造简单，采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。

因输出要求为100HZ的，选择占空比为55%，可根据

T=（）Cln2=

可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号，即T=的时钟源，当基本RS触发器Q＝1时，门5开启，此时100HZ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2.时钟发生器555定时器构成的多谐振荡器

2.记数单元

记数器74160、74ls192、74ls90等都能实现十进制记数，本设计采用二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图3所示，555定时器构成的多谐振荡器作为计数器①的时钟输入。计数器①及计数器②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；～秒计时，计数器②及计数器③，计数器③和计数器④也接成8421码十进制形式，计数器④和计数器⑤接成60进制的形式，实现秒对分的进位。

集成异步计数器74LS90简介

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3为74LS90引脚排列，表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。

图引脚排列（下）

输入输出功能

清0 置9 时钟QD QC QB QA

R0(1)、R0(2) S9(1)、S9(2) CP1 CP2

1 1 0

× ×

0 × × 0 0 0 0 清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

1 1 不变保持

表1 .74LS90功能表

10秒到分位的6进制位可在十进制的基础上将QB、QC连接到一个与门，它的置零信号与系统的置零信号通过一个或门连接接至R0(1)，即当记数为6或有置零信号是均置零，如图4所示。