數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)內(nèi)容-電子秒表新

PAGE1PAGE110數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)——電子秒表一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。2、學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理圖－1為電子秒表的電原理圖。按功能分成四個(gè)單元電路進(jìn)行分析。1、基本RS觸發(fā)器圖－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。它的一路輸出作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出Q作為與非門5的輸入控制信號(hào)。按動(dòng)按鈕開(kāi)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(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K1,則Q由0變?yōu)?，門5開(kāi)啟,為計(jì)數(shù)器啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。由1變0，送出負(fù)脈沖，啟動(dòng)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(dòng)和停止秒表的工作。2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖－1中單元Ⅱ?yàn)橛眉膳c非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器－2為各點(diǎn)波形圖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)負(fù)脈沖信號(hào)vi由基本RS觸發(fā)器端提供，輸出負(fù)脈沖vO通過(guò)非門加到計(jì)數(shù)器的清除端R。靜態(tài)時(shí)，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(shí)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(shí)，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(jì)數(shù)器提供清零信號(hào)。圖－1電子秒表原理圖3、時(shí)鐘發(fā)生器圖－1中單元Ⅲ為用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時(shí)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(hào)，當(dāng)基本RS觸發(fā)器Q＝1時(shí)，門5開(kāi)啟，此時(shí)50HZ脈沖信號(hào)通過(guò)門5作為計(jì)數(shù)脈沖加于計(jì)數(shù)器①的計(jì)數(shù)輸入端CP2。圖－2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖圖－374LS90引腳排列4、計(jì)數(shù)及譯碼顯示二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成電子秒表的計(jì)數(shù)單元，如圖－1中單元Ⅳ所示。其中計(jì)數(shù)器①接成五進(jìn)制形式，對(duì)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，作為計(jì)數(shù)器②的時(shí)鐘輸入。計(jì)數(shù)器②及計(jì)數(shù)器③接成8421碼十進(jìn)制形式，其輸出端與實(shí)驗(yàn)裝置上譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示0.1～0.9秒；1～9.9秒計(jì)時(shí)。注：集成異步計(jì)數(shù)器74LS9074LS90是異步二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖－3為74LS90引腳排列，表17－1為功能表。通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計(jì)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(jì)數(shù)器。(4)若將CP1與QD相連，計(jì)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(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。異步清零當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQ置9功能當(dāng)S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA＝1001。表17-1輸入輸出功能清0置9時(shí)鐘QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00××0↓1QA輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1↓QDQCQB輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)↓QAQDQCQBQA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不變保持三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件1、＋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(jì)5、單次脈沖源6、連續(xù)脈沖源7、邏輯電平開(kāi)關(guān)8、邏輯電平顯示器9、譯碼顯示器10、74LS00×2555×174LS90×3電位器、電阻、電容若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由于實(shí)驗(yàn)電路中使用器件較多，實(shí)驗(yàn)前必須合理安排各器件在實(shí)驗(yàn)裝置上的位置，使電路邏輯清楚，接線較短。實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)的次序，將各單元電路逐個(gè)進(jìn)行接線和調(diào)試，即分別測(cè)試基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)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(jí)連接起來(lái)進(jìn)行測(cè)試……，直到測(cè)試電子秒表整個(gè)電路的功能。這樣的測(cè)試方法有利于檢查和排除故障，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行?；綬S觸發(fā)器的測(cè)試測(cè)試方法參考實(shí)驗(yàn)九單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測(cè)試(1)靜態(tài)測(cè)試用直流數(shù)字電壓表測(cè)量A、B、D、F各點(diǎn)電位值。記錄之。(2)動(dòng)態(tài)測(cè)試輸入端接1KHZ連續(xù)脈沖源，用示波器觀察并描繪D點(diǎn)（vD、）F點(diǎn)（v0）波形，如嫌單穩(wěn)輸出脈沖持續(xù)時(shí)間太短，難以觀察，可適當(dāng)加大微分電容C（如改為0.1μ）待測(cè)試完畢，再恢復(fù)4700P。時(shí)鐘發(fā)生器的測(cè)試測(cè)試方法參考實(shí)驗(yàn)十五，用示波器觀察輸出電壓波形并測(cè)量其頻率，調(diào)節(jié)RW，使輸出矩形波頻率為50Hz。計(jì)數(shù)器的測(cè)試(1)計(jì)數(shù)器①接成五進(jìn)制形式，RO(1)、RO(2)、S9(1)、S9(2)接邏輯開(kāi)關(guān)輸出插口，CP2接單次脈沖源,CP1接高電平“1”，QD～QA(2)計(jì)數(shù)器②及計(jì)數(shù)器③接成8421碼十進(jìn)制形式，同內(nèi)容（1）進(jìn)行邏輯功能測(cè)試。記錄之。(3)將計(jì)數(shù)器①、②、③級(jí)連，進(jìn)行邏輯功能測(cè)試。記錄之。電子秒表的整體測(cè)試各單元電路測(cè)試正常后，按圖－1把幾個(gè)單元電路連接起來(lái)，進(jìn)行電子秒表的總體測(cè)試。先按一下按鈕開(kāi)關(guān)K2，此時(shí)電子秒表不工作，再按一下按鈕開(kāi)關(guān)K1，則計(jì)數(shù)器清零后便開(kāi)始計(jì)時(shí)，觀察數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)情況是否正常，如不需要計(jì)時(shí)或暫停計(jì)時(shí)，按一下開(kāi)關(guān)K2，計(jì)時(shí)立即停止，但數(shù)碼管保留所計(jì)時(shí)之值。電子秒表準(zhǔn)確度的測(cè)試?yán)秒娮隅娀蚴直淼拿胗?jì)時(shí)對(duì)電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)電子秒表整個(gè)調(diào)試過(guò)程。分析調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及故障排除方法。六、預(yù)習(xí)報(bào)