【正文】 ............................................................................ 25 附錄 ............................................................................................................................................................... 27 電子秒表總電路圖 ...................................................................................................................................... 27 總體電路圖 .............................................................................................................................................. 27 元器件清單 .............................................................................................................................................. 27 I 摘要 在數(shù)字測(cè)量?jī)x表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀的顯示出來(lái)，數(shù)字顯示電路通常由譯碼驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成。數(shù)碼顯示器就是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或符號(hào)的器件。七段式數(shù)字顯示器是目前常用的顯示方式，它利用不同發(fā)光段的組合，可以顯示 0～ 9等阿拉伯?dāng)?shù)字 充分運(yùn)用芯片 74LS90 的邏輯功能，用四片 74LS90 芯片實(shí)現(xiàn)秒表示 00： 00— 99： 99 秒。利用集成與非門構(gòu)成的基本 RS觸發(fā)器（低電平直接觸發(fā)）實(shí)現(xiàn)電路的直接置位、復(fù)位功能 。利用集成與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為計(jì)數(shù)器清零提供輸出負(fù)脈沖。利用 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器為電路提供脈沖源以驅(qū)動(dòng)電路工作。 用四個(gè) LED 數(shù)碼 管 顯示“秒表”，顯示時(shí)間為 00： 0099： 99 秒，每厘秒自動(dòng)加一。電子秒表分為脈沖源、秒計(jì)數(shù)、厘秒計(jì)數(shù)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路。另外設(shè)計(jì)控制電路，使秒表啟動(dòng)、停止、復(fù)位 。 先按一下按鈕開關(guān)Ｋ 2，此時(shí)電子秒表不工作，再按一下按鈕開關(guān)Ｋ 1，則計(jì)數(shù)器清零后便開始計(jì)時(shí)，觀察數(shù)碼顯示管計(jì)數(shù)情況是否正常，如不需要計(jì)時(shí)或暫停計(jì)時(shí)，按一下按鈕開關(guān) K2，計(jì)時(shí)立即停止，但數(shù)碼管 仍保留所計(jì)時(shí)之值。 利用電子鐘或手表的秒計(jì)時(shí)對(duì)電子秒表進(jìn)行校準(zhǔn)。經(jīng)調(diào)試，結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果相同，達(dá)到了預(yù)期的目的。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第一章 .電子秒表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)方案 充分運(yùn)用芯片 74LS90 的邏輯功能，用四片 74LS90 芯片實(shí)現(xiàn)秒表示 00： 00— 99： 99秒。利用集成與非門構(gòu)成的基本 RS 觸發(fā)器（低電平直接觸發(fā)）實(shí)現(xiàn)電路的直接置位、復(fù)位功能。利用集成與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為計(jì)數(shù)器清零提供輸出負(fù)脈沖。利用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器為電路提供脈沖源以驅(qū)動(dòng)電路工作。 電路圖如圖 所示。 圖 總電路圖 第二章 .電子秒表單元電路的設(shè)計(jì) 2 第二章 .電子秒表單元電路的設(shè)計(jì) 秒表的設(shè)計(jì)思路 用四個(gè) LED 數(shù)碼 管 顯示“秒表”，顯示時(shí)間為 00： 0099： 99 秒，每厘秒自動(dòng)加一。電子秒表分為脈沖源、秒計(jì)數(shù)、厘秒計(jì)數(shù)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路。另外設(shè)計(jì)控制電路，使秒表啟動(dòng)、停止、復(fù)位。框圖如 所示。 圖 秒表總體框圖 脈沖源的設(shè)計(jì) 振蕩器是電子秒表的核心，振蕩器產(chǎn)生脈沖。振蕩器的頻率精度決定了電子秒表計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成的 振蕩器。一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。 用 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖 。 圖 多 諧振蕩器電路 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 圖 多諧振蕩器的工作波形 接通電源后，電容 C 被充電，當(dāng) Vc 上升到 2Vcc/3 時(shí)，使 Vo 為低電平，同時(shí)放電三極管 T 導(dǎo)通，此時(shí)電容 C通過(guò) R2 和 T放電， Vc下降。當(dāng) Vc 下降到 Vcc/3 時(shí)， Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器 C放電所需時(shí)間為： 2PL ? (1) 當(dāng)放電結(jié)束時(shí)， T截止， Vcc 將通過(guò) R Rp、 R1 向電容 C 充電， Vc 由 Vcc/3 上升到2Vcc/3，所需時(shí)間為： CRRPRt PH )( 21 ??? （ 2） 當(dāng) Vc 上升到 2Vcc/3 時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波，電路的工作波形如上圖 所示，其振蕩周期為： sCRRPRttT PLPH )2( 21 ?????? （ 3） f = 1/T = 100Hz （ 4） 輸出方波占空比為： 21 21 2 RRRRRRTtDPPPH ?? ???? （ 5） 脈沖源電路的職能是為秒表提供脈沖源以驅(qū)動(dòng)芯片 74LS90 工作。 、復(fù)位功能的設(shè)計(jì) 電路的直接置位、復(fù)位功能利用集成與非門構(gòu)成的基本 RS 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，屬于低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù) 位的功能。如圖 。 第二章 .電子秒表單元電路的設(shè)計(jì) 4 圖 由基本 RS觸發(fā)器構(gòu)成的具有直接置位、復(fù)位功能的邏輯 電路 它的一路輸出 Q 作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出 Q 作為與非門的輸入控制信號(hào)，控制脈沖源 CP 的放行與禁止。 按動(dòng)按鈕開關(guān) K2（接地），則門 1 輸出 Q ＝ 1；門 2輸出 Q＝ 0， K2復(fù)位后 Q、 Q 狀態(tài)保持不變。再按動(dòng)按鈕開關(guān) K1 ,則 Q由 0變?yōu)?1，門 5開啟 , 為計(jì)數(shù)器啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。 Q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。 電路清零功能的設(shè)計(jì) 電路清零功能利用集成與非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。 其邏輯電路圖如圖 所示 圖 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 而圖 為其各點(diǎn)的波形圖。 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 Q 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) 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 圖 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖 圖 74LS90 引腳排列 計(jì)數(shù)功能主要利用二 — 五 — 十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 74LS90 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 因 要求電子秒表顯示時(shí)間為 00： 00— 99： 99秒，因此需 四片 74LS90 芯片，其與譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示 00： 00— 99:99 秒。圖 為 74LS90 引腳排列。 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。 a)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 QDQCQBQA＝ 0000。 b)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。 74LS90 芯片功 能表如表 所示。 第二章 .電子秒表單元電路的設(shè)計(jì) 6 由四片 74LS90 芯片構(gòu)成的計(jì)數(shù)器電路如圖 所示。 74LS90 構(gòu)成的計(jì)數(shù)器與相應(yīng)的譯碼顯示器相連 構(gòu)成電子秒表顯示電路。 表 74LS90 芯片功能表