Multisim电子秒表

电子秒表设计

1．实验目的：

学习数字电路中的基本RS触发器，单稳触发器，时钟发生器，译码显示电路等单元电路的综合应用。学习电子秒表的调试方法。

2．实验原理

图2-1为电子秒表的电原理图。按功能分成4个单元电路进行分析。

2.1 基本RS触发器

图2-1的单元Ⅰ部分为用集成与非门构成的基本RS触发器。它属低电平直接触发的触发器，有直接置位和复位的功能。

图2-1 电子秒表原理图

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到接地，则门一的输出Q=1；门2的输出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变到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。

2.2 单稳态触发器

图2-1的单元Ⅱ部分为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器。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V0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必须小于门的开关电阻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。

2.3 时钟触发器

图2-1的单元Ⅲ为由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R p，使在输出端3获得频率为50Hz的矩形波信号。当基本RS触发器的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74LS90（Ⅰ）的计数输入端CP2。

2.4 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。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0.1秒的矩形脉冲，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的译码显示单元的相应输出端连接，可显示0.1～0.9s和1～9.9s计时。

表2-1为74LS90引脚功能表。

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，也可以作五进制和十进制加法计数器。

通过不同的连接方式，74LS90可以实现4种不同的逻辑功能；而且还可以借助R0（1）、R0（2）对计时器清零，借助S9（1）、S9（2）将计数器置9。其具体功能详述如下：

（1）当计数脉冲从CP1输入，Q A作为输出端，为二进制计数器。

（2）当计数脉冲从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和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和Q D相连，计数脉冲由CP2输入，Q A、Q D、Q C和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。

●异步清零：当R0（1）、R0（2）均为“1”，且S9（1）、S9（2）中有“0”时，可实现异步清零，即

Q D Q C Q B Q A=0000。

●置9功能：当S9（1）、S9（2）均为“1”，且R0（1）、R0（2）中有“0”时，可实现置9功能，即

Q D Q C Q B Q A=1001。

基于74LS190的记时电路请读者自行设计。计时电路也可采用74160实现，秒计时电路如图2-2所示，分、时计时电路请读者参考秒计时电路自行设计。

图2-2 采用74160设计的秒计时电路

3、实验仿真

3.1对定时时钟信号仿真

3.2 计数器仿真图3-1 555定时器产生时钟信号原理图

图3-2 555定时器产生波形

4．心得与体会

通过此次电路设计，我的理论知识掌握的更扎实，动手能力明显提高，同时，通过网上搜索等多方面的查询资料，我学到了书本上没有的知识。还有加深了对课本知识的认识理解以及应用，对一些器件的具体应用思想也有深刻的理解 ，以及对电路设计方法的实际电路连

图3-3

计数器仿真原理图

图3-4 计数器仿真结果

图3-4 整体效果图

接实现特定功能也有了一定的认识。在整个设计过程中，我个人感觉调试部分是最难的，调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的！