基于74LS192的30秒倒计时设计_____哈工大电工实验

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实验日期2015.5.26 节次5—6 教师签字成绩

基于74LS192的30秒倒计时设计

1.实验目的

1）掌握555定时器的功能；

2）了解74LS192减法计数器的功能；

3）掌握RS触发器在消除开关抖动中的应用；

4）掌握调试电路的方法；

5）掌握电路设计的基本思想和流程。

2.总体设计方案

1）30进制计数器的设计

本实验采用74LS192芯片作为计数器，74LS192是同步的加减计数器，其具有清除和置数的功能。本实验选择两片74LS192作为分别作为30的十位和个位。本实验中将作为十位的计数器输入端置为0011而将个位的输入端置为0000。将两片74LS192的置数端连出来与开关B相连，开关B控制置数端与高电平还是低电平，从而实现当30倒计时到00时，通过手动操作开关B而可以重新开始倒计时，计数器的电路连接如下图所示：

图1：计数器电路设计

2）T=1s的时间脉冲的设计

本实验采用由555定时器组成的多谐振荡器来产生周期为1s的时间脉冲，从而为30秒倒计时提供了脉冲输入。这里取R1=51kΩ,R2=47 kΩ,C=10μF。

由于震荡周期T≈0.7（R1+2R2）C=0.7×（51kΩ+2×47 kΩ）×10μF=1.015s，显然这样的设计是符合实验要求的。

图2：555定时器组成的多谐振荡器

3）RS触发器控制电路设计

将RS触发器应用到开关电路中能很好的对30秒倒计时进行控制。当B开关打到右侧时，无论A开关打到哪侧，倒计时均未开始；当B开关打到左侧时，A开关打到右侧开始倒计时，A开关打到左侧暂停倒计时。

图3：RS开关控制电路

3.实验电路图

运用Multisim13绘制的实验电路图如下所示：

图4：实验电路图

4.仪器设备名称、型号和技术指标

实验箱1台

双踪示波器1台

双路直流稳压电源1台

数字万用表1台

电路板1块

电阻，电容，导线若干

芯片：

74LS1922片

5551片

74LS002片

74LS082片

5.仿真分析结果

对555定时器组成的多谐振荡器电路仿真输出时间脉冲的结果，测得脉冲周期T=1.015s，输出波形见下图：

图5：时间脉冲仿真结果

当开关B置于高电位A开关置于右侧时倒计时开始工作，下图为仿真结果：

图6：开始计数

当开关B置于高电位A开关置于左侧时倒计时暂停，下图为仿真结果：

图7：暂停计数

6.实验步骤及实验数据记录

按照电路图首先连接好555定时器组成的多谐振荡器的电路，R A采用定值电阻，R B采用电位器，将时间脉冲输出端连接至示波器的一个通道，对R B电阻进行微调，直到输出波形的频率为1Hz左右，此时该多谐振荡器产生的时间脉冲符合实验要求。记录此时脉冲的频率。

再将74LS192构成的30进制减法计数器电路连接好，注意到实验箱上的数码管的译码器为CD4511，所以74LS192的输出端口3,2,6,7分别接在CD4511的输入端口A,B,C,D上。

最后按照电路图将RS触发器的开关控制电路连接好，并将控制电路与脉冲电路连接好，二者用74LS08芯片构成与门连入电路，74LS08的管脚图与74LS00与非门的管脚类似，所以较为简单。

连接电路的操作均在断电情况下进行。电路连接无误后接通电源，控制开关B,A的开与关，观察数码管数字显示状态。

数据记录与实验现象：

脉冲频率f=0.982Hz；R1=51kΩ，R2=47 kΩ

开关控制电路的实验现象：当开关B置于低电平时无论A开关置于哪侧，倒计时均显示在30没有变化；当B接高电平时，A开关置于右侧开始倒计时，当将开关打至左侧时，倒计时暂停。

下图为在实验室连线的实际电路图：

图8：实验室连线调试

7.实验结论

通过本实验基本实现了由主要由74LS192构成的30秒倒计时电路的功能。掌握了74LS192级联的组成三十进制的方法。同时掌握了555定时器构成多谐振荡器产生时间脉冲的功能，掌握了调试电路的方法。对RS触发器开关电路有了更深刻的理解，并认识到其对电路的重要性。

8.实验中出现的问题及解决对策

问题1：首次将电路连接好以后，并没有出现实验结果，数码管显示并非有规律的数字递减。

解决对策：按照电路图对实验实际电路进行校核，并将555多谐振荡的时间脉冲输入换为实验箱自己提供的1HZ脉冲，发现问题并没有得到解决，最后在层层的排查中发现74LS192的有的输入端没有置零，再将应当接地的输入端接地后，出现了符合实验要求的实验结果。

问题2：555多谐振荡产生的时间脉冲并未符合实验要求。

解决对策：微调电位器的阻值，并配合使用示波器观察波形，并校验相关参数，再连入电路观察30秒倒计时能否正常工作。再多次对电路的调试之后出现了符合实验要求的结果。

9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议

收获和体会：此次实验我准备了很长时间，从图书馆借了有关书籍并认真阅读，并重点查阅了有关555定时器和74LS192芯片的相关资料。同时我还自学Multisim电路仿真软件的使用方法，并最终将电路仿真制作出来。但当亲自到实验室连电路时我发现电路仿真和实际情况并不是一回事，在实际电路中导线的连接是一个大问题，如果不加注意很可能连错，比如忘将置零端接地的状况就导致实验时间被白白拉长。不过这也正是设计性实验的有趣之处，能够很好的锻炼到自己实际操作能力，同时也培养了解决问题的能力，这为以后的工作和学习打下了良好的基础。

意见或建议：建议能再增加一些实验台，这样能够给学生更多做实验的时间；建议增加一些连电路的导线，特别是红色的短导线，短导线在连接电路时不容易搞混，有利于节省检查电路的时间。

10.参考文献

[1]杨世彦. 电工学（中册）电子技术[M]. 北京：机械工业出版社,2008,04:237-243.

[2]王宇红. 电工学实验教程[M]. 北京：机械工业出版社,2013,07:99-122.

[3]邓元庆,关宇,贾鹏,石会. 数字设计基础与应用[M]. 北京：清华大学出版社,2010,02:125-127.