【正文】 ........................................................................................................ 27 I 摘要 在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀的顯示出來，數(shù)字顯示電路通常由譯碼驅(qū)動器和顯示器等部分組成。數(shù)碼顯示器就是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件。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 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)動電路工作。電子秒表分為脈沖源、秒計(jì)數(shù)、厘秒計(jì)數(shù)、譯碼驅(qū)動電路和顯示電路。 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。經(jīng)調(diào)試，結(jié)果與預(yù)測結(jié)果相同，達(dá)到了預(yù)期的目的。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 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)動電路工作。 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，每厘秒自動加一。另外設(shè)計(jì)控制電路，使秒表啟動、停止、復(fù)位。 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。一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。 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 R2 和 T放電， Vc下降。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 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。 、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。 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，控制脈沖源 CP 的放行與禁止。再按動按鈕開關(guān) K1 ,則 Q由 0變?yōu)?1，門 5開啟 , 為計(jì)數(shù)器啟動作好準(zhǔn)備。 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。 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。 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 。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 。 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。 通過不同的連接方式， 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)對計(jì)數(shù)器清零，借助 S9(1)、 S9(2)將計(jì)數(shù)器置 9。 (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。 (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。 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。 74LS90 芯片功 能表如表 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。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 接通電源后，按動按鈕開關(guān) K2（接地），則門 G1 輸出 Q ＝ 1；門 G2 輸出 Q＝ 0， K2復(fù)位后 Q、 Q 狀態(tài)保持不變。 Q 由 1變 0，送出負(fù)脈沖，啟動單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。該芯片計(jì)時(shí)精度為 ，因此也不能看到數(shù)字從 0加到 9，但理論上，當(dāng)該芯片計(jì)時(shí)到 9時(shí)，該芯片輸出端 QDQBQCQA=1001，進(jìn)位輸出，因此芯片 74LS90（ 2）開始工作，該芯片計(jì)時(shí)精度為 1s，可以觀 察到數(shù)字逐漸從 1 累加到 9，然后驅(qū)動芯片74LS90（ 3）工作，如此進(jìn)行下去，直到顯示 99： 99 秒。再按一下開關(guān)，則可繼續(xù)計(jì)時(shí)。如此循環(huán)。三個(gè) 5千歐的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器 CC2 提供參考電壓。 圖 是其電路結(jié)構(gòu)圖 。如果控制電壓端（ 5）外接電壓 VIc，則比較器 C1 和 C2 的基準(zhǔn)電壓就變?yōu)?Vic 和 Vic/2。 放電三極管 T 為外接電路提供放電通路，在使用時(shí) ，該三極管的集電極（ 7）腳一般都要外接上拉電阻。 當(dāng) VI12Vcc/3,VI2Vcc/3 時(shí)，比較器 C1 輸出低電平，比較器 C2 輸出高電平，簡單 SR 鎖存器 Q 端置 0，放電三極管 T 導(dǎo)通，輸出端 vo為低電平。 當(dāng) VI12Vcc/3,VI2Vcc/3 時(shí)，簡單 SR 鎖存器 R=1， S=1， 鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀不變。數(shù)碼顯示器就是用來顯示數(shù)字、文字或符號第二章 .電子秒表單元電路的設(shè)計(jì) 10 的器件。 普遍使用的七段式數(shù)字顯示器發(fā)光器件有發(fā)光二極管和液晶顯示器，這里主要介紹前者。共陰極電路中，七個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起接低電平，需要某一段發(fā)光，就將相應(yīng)的陽極接高電平。 為了使數(shù)碼管能顯示十進(jìn)制數(shù)，必須將十進(jìn)制數(shù)的代碼經(jīng)譯碼器譯出，然后驅(qū)動相應(yīng)的段。 常用的集成七段顯示譯碼器有兩類，一類譯碼器輸出高電平有效信號，用來驅(qū)動共陰極顯示器，另一類輸出低電平有效信號，以驅(qū)動共陽極顯示器。 CD4511 譯碼器是 8421BCD 碼鎖存七段譯碼器，驅(qū)動共陰極 LED 數(shù)碼管，其中 DA、DB、 DC、 DD 為 BCD 碼輸入端， OAOF為譯碼輸出端，輸出高電平有效，用來驅(qū)動共陰極LED 管。 EL＇為鎖存端，當(dāng)其為 1 時(shí)譯碼器處于鎖定狀態(tài)，當(dāng)其為 0時(shí)，正常譯碼。譯碼器還有拒偽功能，當(dāng)輸入超過 1001 時(shí)，輸出全為 0，數(shù)碼管熄滅。 圖 總體電路截圖 555 定時(shí)器 74 ls192 741s48 LEDRED 控制電路 聲響電路 七段顯示數(shù) 圖 倒計(jì)時(shí)定時(shí)器總結(jié)構(gòu)圖 第二章 .電子秒表單元電路的設(shè)計(jì) 12 如圖 555 定時(shí)器產(chǎn)生頻率為 1HZ，占空比為 1/2 的信號，由 192 構(gòu)成 15進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，由 JK 觸發(fā)器控制 192 和發(fā)光二極管的工作狀態(tài)，由三態(tài)門控制停止電路和聲控電路 圖 555 定時(shí)器 74 ls192 741s48 LEDRED 控制電路 聲響電 路 七段顯示數(shù)碼管 圖 倒計(jì)時(shí)定時(shí)器總結(jié)構(gòu)圖 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 2．理論設(shè)計(jì) 單元電路與總電路設(shè)計(jì) 5V 電壓源電路設(shè)計(jì) 降壓電路 直流電壓源的輸入端接 220V 的交流電網(wǎng)電壓，一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值和交流電壓有效值相差較大，因而需要電源變壓器進(jìn)行降壓。 整流電路 整流電路一般分為半波整流和全波整流。其中橋式整流最為常用，單相橋式整流電路課將變壓器副邊電壓從交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷骸? 濾波電路 電容濾波電路是最常見并且最簡單的濾波電路，在整流濾波電路的輸出端（即負(fù)載電阻兩端）并聯(lián)一個(gè)電容即得到電容濾波電路。濾波電路需要 、 1000uF、 100uF、 電容各一個(gè)。為使電路簡單化、高效化、穩(wěn)定化，我們采用了集成 7805 穩(wěn)壓器型穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，為后面的一切電路提供了穩(wěn)定的 5V 直流電壓。 1s 信號源設(shè)計(jì) 14 圖 5V電壓源電路 1s 信號源設(shè)計(jì)： 利用 555集成定時(shí)器，構(gòu)成占空比為 50%的多諧振蕩器，用于產(chǎn)生周期為 1s 的矩形方波。 表 1： 555定時(shí)器功能表 圖 555 定時(shí)器管腳圖 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 555 定時(shí)器的幾種功能： 1）只要 RD=0,無論兩個(gè)觸發(fā)端為何狀態(tài)，輸出端 Vo=0。 3）當(dāng) RD=1，低觸發(fā)端 TR1/3Vcc， D 放電管截止，輸出端 Vo=1.。 555 定時(shí)器制成多諧振蕩器 多諧振蕩 器是一種自激振蕩器，接通電源后不需外加觸發(fā)便能產(chǎn)生矩形脈沖 圖 多謝振蕩器 我們用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的原理很簡單 ,只要將施密特觸發(fā)器的反相輸