74LS90的详细说明功能表

实验十七电子秒表
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＝1；门2输出Q＝0，K2复位后Q、Q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v i由基本RS触发器Q端提供，输出负脉冲v O 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R Off 。

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R P和C P。

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R W，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17－3 74LS90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Q D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74LS90
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。

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，Q A作为输出端，为二进制计数器。

(2)计数脉冲从CP2输入，Q D Q C Q B作为输出端，为异步五进制加法计数器。

(3)若将CP2和Q A相连，计数脉冲由CP1输入，Q D、Q C、Q B、Q A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Q D相连，计数脉冲由CP2输入，Q A、Q D、Q C、Q B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。

a)异步清零
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Q D Q C Q B Q A ＝0000。

b)置9功能
当S9(1)、S9(2)均为“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即Q D Q C Q B Q A ＝1001。

表17-1
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、74LS00×2 555×1 74LS90×3
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（v D、）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R W，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，R O(1)、R O(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”，Q D～Q A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、实验报告
1、总结电子秒表整个调试过程。

2、分析调试中发现的问题及故障排除方法。

六、预习报告
1、复习数字电路中RS触发器，单稳态触发器、时钟发生器及计数器等部分内容。

2、除了本实验中所采用的时钟源外，选用另外两种不同类型的时钟源，可供本实验用。

画出电路图，选取元器件。

3、列出电子秒表单元电路的测试表格。

4、列出调试电子秒表的步骤。

5、74LS90引脚图及引脚功能
74LS90计数器是一种中规模二一五进制计数器，管脚引线如图3.6-1，功能表如表3.6-1所示。

表3.6-1 7490功能表
A．将输出Q A与输入B相接，构成8421BCD码计数器；
B．将输出Q D与输入A相接，构成5421BCD码计数器；
C．表中H为高电平、L为低电平、×为不定状态。

74LS90逻辑电路图如图3.6-1所示，它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中F A触发器构成一位二进制计数器；F
D、F C、F B构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。

74LS90具有如下的五种基本工作方式：
（1）五分频：即由F D、F C、和F B组成的异步五进制计数器工作方式。

（2）十分频（8421码）：将Q A与CK2联接，可构成8421码十分频电路。

（3）六分频：在十分频（8421码）的基础上，将Q B端接R1，Q C端接R 2。

其计数顺序为000～101，当第六个脉冲作用后，出现状态Q C Q B Q A=110，利用Q B Q C=11反馈到R1和R2的方式使电路置“0”。

（4）九分频：Q A→R1、Q D→R2，构成原理同六分频。

（5）十分频（5421码）：将五进制计数器的输出端Q D接二进制计数器的脉冲输入端CK1，即可构成5421码十分频工作方式。

此外，据功能表可知，构成上述五种工作方式时，S1、S2端最少应有一端接地；构成五分频和十分频时，R1、R2端亦必须有一端接地。

54/7404
六反向器
简要说明
04 为六组反向器，共有 54/7404、54/74H04、54/74S04、54/74LS04 四种线路结构形 式，其主要电特性的典型值如下：
型 号
t PLH t PHL P D 5404/7404 12n s 8ns 60m
W 54H04/74H04 6ns 6.5n s 140mW
54S04/74S04 3ns 3ns 113mW
54LS04/74LS04 9ns 10n s 12m W
引出端符号 1A －6A 输入端
1Y －6Y 输出端
逻辑图
双列直插封装
极限值电源电压 (7V)
输入电压
54/7404、54/74H04、54/74S04…………….5.5V
54/74LS04 (7V)
工作环境温度
54XXX …………………………………. -55~125℃
74XXX …………………………………. 0~70℃存储温度………………………………………….-65~150℃
功能表
,.
参
数 测 试 条 件【1】
‘04 ‘H04 ‘S04 ‘LS04 单位
最小 最大
最小 最大 最小 最大 最小 最大 V IK 输入嵌位电压 Vcc=最小 I ik =-8mA -1.5 V I ik =-12mA -1.5
I ik =-18mA －1.2 -1.5 V OH 输出高电平电 压 Vcc ＝最小V IL ＝最 大 I OH ＝最大 54 2.4 2.4 2.5 2.5
V 74 2.4 2.4 2.7 2.7 V OL 输出低电平电 压 Vcc=最小，V IL ＝最 大，V IH =2V ,I OL =最大 54 0.4 0.4 0.5 0.4 V 74 0.4 0.4 0.5 0.5 I I 最大输入电压时 输入电流 Vcc ＝最大 V I =5.5V 1 1 1
mA V I =7V 0.1 I 输入高电平电流 Vcc ＝最大 V IH =2.4V 40 50 uA V IH =2.7V 50 20 I 输入低电平电流 Vcc ＝最大 V IL =0.4V -1.6 -2 -0.4
mA V IL =0.5V -2 I 输出短路电流 Vcc ＝最大
54 -20 -55 -40 -100 -40 -100 -20 -100
mA 74 -18 -55 -40 -100 -40 -100 -20 -100 I CCH 输出高电平时电源电流 Vcc ＝最大 12 26 24 2.4 mA I CCL 输出低电平时电源电流 Vcc ＝最大 33 58 54 6.6 mA
推荐工作条件
5404/7404 54H04/74H04 54S04/74S04
54LS04/74LS04 单
位 最小 额定 最大 最小 额定 最大最小 额定
最大
最小 额定 最大 电源电压
54 4.5 5 5.5 4.5 5 5.4.5 5 5.5 4.5 5 5.5 V 74
4.75 5
5.25 4.75 5 5.4.75 5 5.25
4.75 5
5.25 输入高电平电压V iH 2 2 2
2
V
输入低电平 电V iL
54
0.8 0. 0.8
0.7
V 74
0.8
0. 0.8 0.8
输出高电平电流I OH
-400 -5
-1000 -400 µA 输出低电平
电流I OL
54 16 20 20
4
mA 74
16 20
20
8
静态特性（T A 为工作环境温度范围）
IH IL
OS
[1]: 测试条件中的“最小”和“最大”用推荐工作条件中的相应值。

动态特性(T A =25℃)
参
数
测 试 条 件
‘04 ‘H04 ‘S04 ‘LS04 单位 最大 最大 最大 最大 t PLH 输出由低到高传输延迟时间 Vcc =5V ,C L =50Pf(‘H04 为
25Pf)
R L =400Ω(‘H04 和‘S04 为 280
Ω，
22 10 4.5 15 ns t PHL 输出由高到低传输延迟时间
15
10
5
15
ns。