数电课程设计数字电子秒表设计(1)

数字电子秒表设计

这种过程可周而复始地进行下去，形成自激振荡。图2.2.4是输出端及电容器C上电压的波形。

图 2.2.4 波形图 图 2.2.5多谐振荡器电路

振荡频率的估算：（为了电路更直观，见图2.2.5）

（1）电容充电时间T1。电容充电时，时间常数τ1=（R1+R2）C，起始值vC（0+）=Vcc，终了值vC（∞）=VCC，转换值vC（T1）=Vcc，带入RC过渡过程计算公式进行计算：

vC(?)?vC(0?)T1??1lnvC(?)?vC(T1)1VCC?VCC3??1ln2VCC?VCC3??1ln2?0.7(R1?R2)CT1T0.7(R1?R2)C? （2.2.4） 0.7(R1?2R2)C?R1?R2R1?2R21323q?（2.2.1）

（2）电容放电时间T2

电容放电时，时间常数τ2=R2C，起始值vC（0+）=Vcc，终了值vC（∞）=0，转换值vC（T2）=Vcc，带入RC过渡过程计算公式进行计算：

T2?0.7R2C

2313（3）电路振荡周期T

T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C （2.2.2）

（4）电路振荡频率f f?11.43? （2.2.3） T(R1?2R2)C 5 / 10

数字电子秒表设计

（5）输出波形占空比q

定义：q=T1/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。

2.2.2 计数器

计数器是一个用以实现计数功能的时序部件,它不 仅可用来计脉冲数,还常用作数字系统的定时,分频和执 行数字运算以及其它特定的逻辑功能. 计数器种类很多 .按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源 来分,有同步计数器和异步计数器.根据计数制的不同,分 为二进制计数器,十进制计数器和任意进制计数器.根据

图 2.2.5 五进制计数器 计数的增减趋势,又分为加法,减法和可逆计数器.还有可预置数和可编程序功能计数器等等。

74LS90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。 1．分频器电路

通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到 0.1Hz的秒信号输入，需要对

振荡器的输出信号进行分频。图2.2.1中的U1是一个五进制计数器，对振荡器的输出信号进行分频。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，作为时间计数单元的时钟输入。单元电路2.2.5所示。

若计数器U1不用，直接用555产生的信号作计数脉冲是可以实现的。根据多谐振荡电路的频率公式（2.2.3），直接产生0.1S（10Hz）的脉冲，可以调节电路的R和C的数值。

2. 时间计算

计数器U2及计数器U3接成8421码十进制形式，将CP2（即CKB）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。

S2断开秒表应清为00，S2接通(S1闭合)，秒表应开始计数。

输 入 清 0 置 9 时 钟 输 出 QD QC QB 功 能 6 / 10

数字电子秒表设计

R0(1)、R0(2) 1 0 × 1 × 0 S9(1)、S9(2) 0 × 1 × 0 1 CP1 CP2 × × × × ↓ 1 1 ↓ QA 0 1 0 0 0 0 0 1 清 0 置 9 二进制计数 五进制计数 十进制计数 QA 输 出 QDQCQB输出 QDQCQBQA输出8421BCD码 QAQDQCQB输出5421BCD码 不 变 0 × × 0 0 × × 0 ↓ QA QD ↓ 1 1 表2.2.1 74LS9074LS90 十进制计数 保 持 2.2.3 译码器

译码器是一个多输入，多输出的组合逻辑电路.它的作用是把给定的代码进行\翻译\，成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换,终端的数字显示,还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变换译码器。译码器电路采用74LS48集成块，功能表如下：

74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表 十进数

输入 BI/RBO 7 / 10

输出 备注 数字电子秒表设计

或功能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 BI RBI LT

LT RBI H H H H H H H H H H H H H H H H x H L H x x x x x x x x x x x x x x x x L x D C B A 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 x x x x 0 0 0 0 x x x x H H H H H H H H H H H H H H H H L L H a b c d e f g 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 3 1 1 1 1 1 1 1 4 2.2.4 数码管

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点.小型数码管(0.5寸和

0.36寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红,绿,黄,橙色)的颜色不同略有差别,

8 / 10