電子秒表的工作原理

電子秒表的工作原理1）脈沖源電路

用555實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻R1，R2和電容C。

電路圖如下：

圖1555構(gòu)成多諧振蕩器電路2）分頻器電路

通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到0.1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。須設(shè)計(jì)一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對頻率為50HZ的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行五分頻，在輸出端QD取得周期為0.1S的矩形脈沖，作為時(shí)間計(jì)數(shù)單元的時(shí)鐘輸入。用集成異步計(jì)數(shù)器74LS90實(shí)現(xiàn)，電路圖如下：

圖274ls90引腳圖及構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器

3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元

時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。要實(shí)現(xiàn)0.1秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用74LS90實(shí)現(xiàn)。

表174LS90功能表

輸入

輸出

功能

清0

置9

時(shí)鐘

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輸出

二進(jìn)制計(jì)數(shù)

1↓

QDQCQB輸出

五進(jìn)制計(jì)數(shù)

↓QA

QDQCQBQA輸出8421BCD碼

十進(jìn)制計(jì)數(shù)

QD↓

QAQDQCQB輸出5421BCD碼

十進(jìn)制計(jì)數(shù)

11

不變

保持

非常之一秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制，所以只需要將74LS90接成十進(jìn)制即可。電路圖如下：

圖474LS90構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

74LS90是二--五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器要用兩個(gè)74LS90，當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到01100000馬上清零。但是用90實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制時(shí)須將QC,QA分別接R0(1)、R0(2)，這樣由啟動停止電路輸出的啟動停止秒表工作的信號就無法接到R0(1)、R0(2)處掌握。所以本設(shè)計(jì)中改用74LS92實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制計(jì)數(shù)。

12分頻計(jì)數(shù)器74LS92簡介

圖574LS92引腳圖表274Ls92復(fù)位計(jì)數(shù)功能表

表374LS92計(jì)數(shù)功能表

74LS92內(nèi)部是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長度為除6的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長度（十二進(jìn)制），可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出如功能表2所示。

所以六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖如下：

圖692及90構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

4）碼驅(qū)動及顯示單元

計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出規(guī)律和肯定的電流。

本設(shè)計(jì)用的CD4511是用于驅(qū)動共陰LED顯示器的BCD-84217段譯碼器。

(5)脈沖整形電路單元

將啟動和停止電路輸出的不規(guī)章脈沖整形為具有肯定幅度和肯定寬度的脈沖，為計(jì)數(shù)器供應(yīng)清零信號。啟動和停止電路單元的按鈕按下,則此電路輸出一個(gè)持續(xù)時(shí)間肯定的有效信號(負(fù)脈沖)。在此期間,即使按鈕有幾個(gè)連續(xù)的負(fù)脈沖,但電路輸出仍保持低電平,從而將按鈕的抖動屏蔽掉。

本設(shè)計(jì)用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。電路圖和波形圖如下：

圖7單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖8單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形6）啟動和停止電路單元

用集成與非門構(gòu)成的基