数字电子技术电实验期末大作业

淮阴工学院《数字电子技术》课程实验期末考核2014-2015学年第2学期实验名称：电子秒表电路的设计班级：学号：姓名：学院：专业：系别：指导教师：《数字电子技术》实验指导教师组成绩：2015年07月电子秒表电路的设计一、实验目的1、学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。2、学习电子秒表的调试方法。二、实验原理图17－1为电子秒表的电原理图。按功能分成四个单元电路进行分析。1、基本RS触发器图17－1中单元I为用集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。它的一路输出Q非作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2（接地），则门1输出Q非＝1；门2输出Q＝0，K2复位后Q、Q非状态保持不变。再按动按钮开关K1,则Q由0变为1，门5开启,为计数器启动作好准备。Q非由1变0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2、单稳态触发器图17－1中单元Ⅱ为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，图17－2为各点波形图。单稳态触发器的输入触发负脉冲信号vi由基本RS触发器Q非端提供，输出负脉冲vO通过非门加到计数器的清除端R。静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于门的关门电阻ROff。定时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的RP和CP。单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。图17－1电子秒表原理图3、时钟发生器图17－1中单元Ⅲ为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。调节电位器RW，使在输出端3获得频率为50HZ的矩形波信号，当基本RS触发器Q＝1时，门5开启，此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。图17－2单稳态触发器波形图图17－374LS90引脚排列4、计数及译码显示二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图17－1中单元Ⅳ所示。其中计数器①接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端QD取得周期为0.1S的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.1～0.9秒；1～9.9秒计时。注：集成异步计数器74LS9074LS90是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。图17－3为74LS90引脚排列，表17－1为功能表。通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下：(1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。(2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。(4)若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA、QD、QC、QB作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。(5)清零、置9功能。当R0(1)、R0(2)均为“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即QDQCQBQA＝0000。当S9(1)、S9(2)均为“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即QDQCQBQA＝1001。表17-1输入输出功能清0置9时钟QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00××0↓1QA输出二进制计数1↓QDQCQB输出五进制计数↓QAQDQCQBQA输出8421BCD码十进制计数QD↓QAQDQCQB输出5421BCD码十进制计数11不变保持三、实验设备及器件1、＋5V直流电源2、双踪示波器3、直流数字电压表4、数字频率计5、单次脉冲源6、连续脉冲源7、逻辑电平开关8、逻辑电平显示器9、译码显示器10、74LS00×2555×174LS90×3电位器、电阻、电容若干四、实验内容由于实验电路中使用器件较多，实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位置，使电路逻辑清楚，接线较短。实验时，应按照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行接线和调试，即分别测试基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器的逻辑功能，待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试……，直到测试电子秒表整个电路的功能。这样的测试方法有利于检查和排除故障，保证实验顺利进行。1.基本RS触发器的测试测试方法参考实验九2.单稳态触发器的测试(1)静态测试用直流数字电压表测量A、B、D、F各点电位值。记录之。(2)动态测试输入端接1KHZ连续脉冲源，用示波器观察并描绘D点（vD、）F点（v0）波形，如嫌单稳输出脉冲持续时间太短，难以观察，可适当加大微分电容C（如改为0.1μ）待测试完毕，再恢复4700P。3.时钟发生器的测试测试方法参考实验十五，用示波器观察输出电压波形并测量其频率，调节RW，使输出矩形波频率为50Hz。4.计数器的测试(1)计数器①接成五进制形式，RO(1)、RO(2)、S9(1)、S9(2)接逻辑开关输出插口，CP2接单次脉冲源,CP1接高电平“1”，QD～QA接实验设备上译码显示输入端D、C、B、A,按表17－1测试其逻辑功能，记录之。(2)计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，同内容（1）进行逻辑功能测试。记录之。(3)将计数器①、②、③级连，进行逻辑功能测试。记录之。5.电子秒表的整体测试各单元电路测试正常后，按图17－1把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试。先按一下按钮开关K2，此时电子秒表不工作，再按一下按钮开关K1，则计数器清零后便开始计时，观察数码管显示计数情况是否正常，如不需要计时或暂停计时，按一下开关K2，计时立即停止，但数码管保留所计时之值。6.电子秒表准确度的测试利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。五、实验调试1基本RS触发器的测试实验选用74ls00芯片，在通过两与非门将电路连接完成后，将Q与Q非接逻辑电平显示输入插口，按动按钮开关K2（接地），则门1输出Q非＝1；门2输出Q＝0，通过逻辑电平显示器观察结果。K2复位后Q、Q非状态保持不变。再按动按钮开关K1,则Q由0变为1，Q非由1变0，通过逻辑电平显示器观察结果。结果一致，则电路连接无误。2时钟发生器的测试根据图11—1给出的电路图第三部分对电路进行连接，连接时注意0,1μf的电容接104电容。连接完成后通过示波器测出脉冲频率应为50HZ，峰峰值为5V左右，一致则实验无误。另外在使用示波器时，应先连接检测是否为正弦波，以判断导线是否正常。3计数器的测试根据图11-1第四部分对电路图进行连接。连接时应注意三组RO(1)、RO(2)、S9(1)、S9(2)各自相连后引出接逻辑开关输出插口，再将GND接口单独置地，不可与S9(1)、S9(2)连接。连接时注意三片74LS90安放是否正确，避免烧毁芯片。在将74LS90（3）与74LS90（2）连接译码显示器时，应先将译码显示器的正五伏与接地端接地，否则不能正常工作。连接完成并且检查无误后，根据表11-1进行测试。测试时信号源可以用调成频率为1HZ，幅度为5V的信号发生器代替，可以加大频率以加快改变速度。若测试结果与表中一致，则实验正确。六、实验总结在进行实验时，由于对知识掌握的不够透彻以及自己的粗心大意，使得电路连接时出现了不少错误，来回连接多次才得以完成，这让我深深明白了“学习中容不得半点马虎”这句话。通过这次实验考核，我对不同芯片的使用，不同的接线方法，以及实验中的一些注意事项都有了较深的理解，我更进一步地熟悉了芯片的结构、管脚图、功能表，掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。在实验中，我对示波器以及波形发生器的正确操作使用更为熟练。这些知识对一名电子人来说是极其宝贵的。我深深地理解了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的含义，懂得了团队协作的重要性。并且决定在日后的学习中认真学习专业知识，扎实专业技能，争取把自己培养成一名合格的“电子”人。