電子秒表的設(shè)計數(shù)電實訓(xùn)實驗報告

1、 數(shù)字電子技術(shù) 課程設(shè)計報告（20112012學(xué)年 第二學(xué)期）題 目 電子秒表的設(shè)計 系 別 電子與電氣工程系 專 業(yè) 通信工程 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 完成時間 評定成績 目 錄一、設(shè)計的目的二、設(shè)計的內(nèi)容與要求三、設(shè)計方案四、設(shè)計總結(jié)五、參考文獻(xiàn)1、 設(shè)計的目的1、了解計時器主體電路的組成及工作原理;2、熟悉集成電路及有關(guān)電子元器件的使用;3、學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。2、 設(shè)計的內(nèi)容與要求由于實驗電路中使用器件較多，實驗前必須合理安排各器件在實驗裝置上的位置，使電路邏輯清楚，接線較短。在實驗時，應(yīng)按照實驗任務(wù)的次序，將各單元電

2、路逐個進(jìn)行接線和調(diào)試，即分別測試基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)器的邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關(guān)電路逐級連接起來進(jìn)行測試，直到測試電子秒表整個電路的功能。這樣的測試方法有利于檢查和排除故障，保證實驗順利進(jìn)行。1基本RS觸發(fā)器的測試、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試（1） 表態(tài)測試用直流數(shù)字電壓表測量A、B、D、F各點電位值。記錄之。（2） 動態(tài)測試 輸入端接受能1KHZ連續(xù)脈沖源，用示波器觀察并描繪點（VII）F點（V0）波形，臺嫌單穩(wěn)輸出脈沖持續(xù)時間太短，難以觀察，可適當(dāng)加大微分電容C（如改為0.1u）待測試完畢，再恢復(fù)4700P。、 時鐘發(fā)生器的測試測試方法參考實驗十五，用

3、示波器觀察輸出電壓小型并測量其頻率，調(diào)節(jié)RW，使輸出矩形波頻率為50HZ。4、計數(shù)器的測試（1）計數(shù)器接成五進(jìn)制形式，R0（1）、R0（2）、S9（2）接邏輯開關(guān)輸出插口，CP2接單次脈沖源，CP1接高電平“1”，QDQA接實驗設(shè)備上譯碼顯示輸入端口D、C、B、A，按表171測試其邏輯功能，記錄之。（2）計數(shù)器及計數(shù)器接成8421碼十進(jìn)制形式，同內(nèi)容（1）進(jìn)行邏輯功能測試。記錄之。（3）將計數(shù)器、級連，進(jìn)行邏輯功能測試。記錄之。5、電子秒表的整體測試各單元電路測試正常后，按圖11把幾個單元電路連接起來，進(jìn)行電子秒表的總體測試。先按一下按鈕開關(guān)K2，此時電子秒表不工作，再按一下按鈕開關(guān)K1，則計

4、數(shù)器表零后便開始計時，觀察數(shù)碼管顯示計數(shù)情況是否正常，如不需要計時或暫停計時，按一下開關(guān)K2，計時立即停止，但數(shù)碼管保留所計時之值。6、電子秒表準(zhǔn)確度的測試儀 利用電子鐘或手表的秒計時對電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。五、實驗報告1、總結(jié)電子秒表整個調(diào)試過程。2、分析調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除方法。六、預(yù)習(xí)報告1、復(fù)習(xí)數(shù)字電路中RS觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器及計數(shù)器等部分內(nèi)容。2、除了本實驗中所采用的時鐘源外，選用另外兩種不同類型的時鐘源，可供本實驗用。畫出電路圖，選取元器件。3、列出電子秒表單元電路的測試表格。4、列出調(diào)試電子秒表的步驟。3、 設(shè)計方案圖形1為電子秒表的電原理圖。按功能分成四個單元電

5、路進(jìn)行分析。1、 基本觸發(fā)器圖形1-1中單元I為用集成與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位的功能。它的一路輸出Q作為單穩(wěn)太觸發(fā)器的輸入，另一跟路輸出Q作為與非門5的輸入控制信號。按動按鈕開關(guān)K2（接地），則門1輸出=1；門2輸出Q=0，K2復(fù)位后Q、狀態(tài)保持不變。再按動按鈕開關(guān)K1；則Q由0變?yōu)?，門5開啟，為計數(shù)器啟動作為準(zhǔn)備。由1變0，啟動單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。基本RS觸發(fā)器在電子秒表中的職能是啟動和停止秒表的工作。2、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖1-1中單元II為用集成與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖17-2為各點波形圖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)脈沖信號V1由基本RS觸

6、發(fā)器端提供，輸出負(fù)脈沖V0通過非門加到計數(shù)器的清除端R。靜態(tài)時，門4應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)，故電阻R必須小于門的關(guān)門電阻ROFF。定時元件RC取值不同，輸出脈沖寬度也不同。當(dāng)觸發(fā)脈沖寬度小于輸出脈沖寬度時，可以省去輸入微分電路的RP和CP。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電子秒表中的職能是為計數(shù)器提供清零信號。 圖1-1 電子秒表原理圖3時鐘發(fā)生器圖1-1中單元III為用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時鐘源。調(diào)節(jié)電位器RW，使在輸出端3獲得頻率為50HZ的矩形波信號，當(dāng)基本RS觸發(fā)器Q=1時，門5開啟，此時50HZ脈沖信號通過門5作為計數(shù)脈沖加于計數(shù)器的計數(shù)輸入端CP2。3、 計數(shù)及譯碼顯示二五十進(jìn)制加

7、法計數(shù)器74LS90構(gòu)成電子秒表的計數(shù)單元，如圖11中單元IV所示。其中計數(shù)器接成五進(jìn)制形式，對頻率為50HZ的時鐘脈沖進(jìn)行五分頻，在輸出端QD取得周期為0.1S的矩形波脈沖，作為計數(shù)器的時鐘輸入。計數(shù)器及計數(shù)器接成8421碼十進(jìn)制形式，其輸出端與實驗裝置上譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示0.10.9秒；19.9秒計時。注：集成異步計數(shù)器74LS9074LS90是異步二五十進(jìn)制加法計數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計數(shù)器。圖173為74LS90引腳排列，表171為功能表。通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還右借助R0（1）、R0（2

8、）對計數(shù)器清零，借助S9（1）、S9（2）將計數(shù)器置9。其具體功詳述如下：（1） 計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計數(shù)器。（2） 計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQLQH作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計數(shù)器。（3） 若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成 異步8421碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。（4） 若將CP1與QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成 異步5421碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。（5） 清零、置9功能。a) 異步清零當(dāng)R0（1）、R0（2）均為“1”；S9（1）、S9（2）中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QD

9、QCQBQA=0000。b) 置9功能當(dāng)S9（1）、S9（2）均為“1”；R0（1）、R0（2）中有“0”時，實現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA =1001. 表17-11、+5V直流電源 2、雙蹤示波器3、直流數(shù)字電壓表 4、數(shù)字頻率計5、單次脈沖源 6、連續(xù)脈沖源7、邏輯電平開關(guān) 8、邏輯電平顯示器9、譯碼顯示器 10、74LS00×2 555×1 74LS90×3電位器、電阻、電容若干4、 設(shè)計總結(jié) （1）本電路采用555定時器及電阻、電容組成多諧振蕩器為74LS160提供時鐘信號。（2）由74LS00兩個與非門組成RS觸發(fā)器，以及兩個74LS00、C3、R17組成單穩(wěn)態(tài)電路。（3）利用74LS160作為十分頻和加法計數(shù)，而U3、U4通過一個與非門進(jìn)行級聯(lián)。（4）用兩個7447作為譯碼驅(qū)動加到了數(shù)碼管。通過這次設(shè)計，使我加深了