1、實驗目得1、掌握電子系統得啟動與停止單元電路得構成2、掌握時鐘信號得產生、計數、譯碼及顯示電路得工作原理及電路組成方法3、掌握不同類型芯片間接口電路得應用4、掌握電子系統得調試與性能測試實驗儀器與元器件1、 雙蹤示波器、函數信號發生器、直流電源、IC 測試儀、萬用電表、數字電路實驗室2、共陰 LED CD4511 555 定時器、74LS90、74LS00、電阻、電容、電位器實驗注意事項1、 需要注意數碼管就是共陰極 （CK）得,公共端接地；2、需要按照模塊進行測試，方便接線得檢驗。設計原理1 電路總體設計寫出設計思路，按模塊功能簡單繪制電路總體框圖；按照實驗任務，將各單元電路分模塊逐個進行接

2、線與測試 ，測試基本 RS 觸發器，啟動與停止秒表工作；單穩態觸 發器為計數器提供清零信號；時鐘發生器及計數器得邏輯功能 ，由 555 定時器構成多諧振蕩器作為時鐘源 ，加法計 數器構成電子秒表單元；譯碼顯示電路顯示出電子秒表得內容。測試完各單元電路正常工作后，再將有關電路連接起來進行測試。74IS00 弓 I 腳圖：功能：四組二輸入與非門Y = (AB)四、InputInputInputInputOutputOutputA ATITIU Uf f卜bmbmA.A.2 模塊1RS 觸發器就是構成其它各種功能觸發器得基本組成部分。又稱為基本非門 G1、G2 得輸入、輸出端交叉連接。2接線圖及 7

3、4LS00 引腳圖：RS 觸發器RS 觸發器。結構就是把兩個與非門或者或VccVcc * *13rU U0A AQ Q1d11 14斗* *7 7GNIDGNID邏輯狀態表圧 DQ功能t t0 00 0置0 00 01 11 131311 11 1不變保持0 0Q Q冋時變丄后不確員端有效時(0),則 Q=1,Q 非=0,觸發器置 1。 S 端無效時(1),則 Q=0,Q 非=1,觸發器置 0。(0),觸發器狀態保持不變。(1),觸發器狀態不確定。基本 RS 觸發器在電子秒表實驗中得職能就是啟動與停止秒表工作3 模塊 2 單穩態觸發器1單穩態觸發器得特點就是電路有一個穩定狀態與一個暫穩狀態。在

4、觸發信號作用下，電路將由穩態翻轉到暫穩態暫穩態就是一個不能長久保持得狀態，由于電路中 RC 延時環節得作用，經過一段時間后，電路會自動返回到穩態，并 在輸出端獲得一個脈沖寬度為 tw 得矩形波。在單穩態觸發器中，輸出得脈沖寬度 tw,就就是暫穩態得維持時間，其長 短取決于電路得參數值。2由 NE555 構成得單穩態觸發器電路及工作波形如圖1 所示。圖中 R,C 為外接定時元件，輸人得觸發信號 ui 接在低電平觸發端(2 腳)。穩態時，輸出 UO 為低電平，即無觸發器信號(ui 為高電平)時,電路處于穩定狀態-輸出低電平。在作用下，低電平觸發端得到低于(1/3)Vcc,觸發信號,輸出 uo 為高

5、電平，放電管 VT 截止，電路進入暫穩態，定時開始。在暫穩態期間，電源+ Vc 尸甘 C CT地，對電容充電，充電時間常數 T= RC,uc 按指數規律上升。當電壓 uc 上升到(2/3)Vcc 后,6 端為高電平，輸出 uo 變為低電平，放電管 VT 導通,定時電容 C 充電結束，即暫穩態結束。電路恢復到穩態 uo 為低電平得狀態。當第二個觸發脈沖到來時，又重復上述過程。工作波形圖如圖(b)所示。輸人一個負脈沖，就可以得到一個寬度一定得正脈沖輸出 ，其脈沖寬度 tw 取決于電容器由 0 充電到(2/3)Vcc, 所需要得時間。可得：tw=1、 1rc1、當2、當3、當4、當R 端無效(1),

6、SR 端有效(0)、RS 端均無效時RS 端均有效時ui 負脈沖容兩端電3單穩態觸發器在電子秒表中就是為計數器提供清零信號。4、模塊 3 555 定時器構成多諧振蕩器1由 555 定時器與外接元件 R1、R2、C 構成多諧振蕩器，腳 2 與腳 6 直接相連。電路有穩態，僅存在兩個暫穩態，電 路亦不需要外接觸發信號,利用電源通過 R1、R2 向 C 充電,以及 C 通過 R2 向放電端 DC 放電,使電路產生振蕩。電 容 C 在 2/3VCC 與 1/3VCC之間充電與放電,從而在輸出端得到一系列得矩形波。2電路圖及輸出波形：I I I I1 11 1IIIIII I II II II I I

7、IIIIIIII I-rnrn- n n-n n-I II II I I IIIIIIII II II II I I IIIIIIII II II II I I IIIIIIII I多諧振蕩器電路圖輸出信號得時間參數為：3T1=0、693(RA+RB)C,T2=0、693RB*C震蕩周期:T=T1+T2=0、693(RA+2RB)C其中，tw1 為 VC 由 1/3VCC 上升到 2/3VCC 所需得時間,tw2 為電容 C 放電所需得時間。555 電路要求 R1 與 R2 均應 不小于 1KQ Q,但兩者之與應不大于3、3 辰。外部元件得穩定性決定了多諧振蕩器得穩定性,555 定時器配以少量

8、得元件即可獲得較高精度得振蕩頻率與具有較強得功率輸出能力。因此，這種形式得多諧振蕩器應用很廣。根據公式，用示波器觀察輸出電壓，并測量其頻率，根據 T1=0、693(RA+RB)C,T2=0、693RB*C T=T1+T2,其中 C=4、7 卩 F,令RB=30Kn n,f=50hz 周期 T=0、2s,貝 U RB=1,4O4、31672346566Q Q、5、模塊 4 加法計數器構成電子秒表得技術單元1計數：計數就是一種最簡單、最基本得邏輯運算，計數器得種類繁多，如按計數器中觸發器翻轉得次序分類，可分為同步計數器與異步計數器；按計數器計數數字得增減分類，可分為加法計數器、減法計數器與可逆計數

9、器等。本實驗中利用了 74LS90 模塊進行計數，該電路就是由 4 個主從觸發器與用作除 2 計數器及計數周期長度為除5 得 3 位 2 進制計數器所用得附加選通所組成。值表要求輸出。74LS00 為四組 2 輸入端與非門。274LS90 功能：74LS90 可以實現四種不同得邏輯功能；而且還可借助 為置9 輸入端，不用時應接地。這里我們需要用到異步 由 14 輸入,QD、QC QB QA 作為輸出端、計數脈沖從 入,QD、QC QB作為輸出端時，為異步五進制加法計數器。引腳圖：X X4 47 7ftftJyI I將 B 輸入同 QA 輸出連接,輸入計數脈沖可加到輸入R0(1)、R0(2)對計

10、數器清零，借助 6、7 腳將計數器置 9。6、78421 碼十進制加法計算，所以將若將 1 與 12 相連,計數脈沖A 輸入時，QA 作為輸出端，為二進制計數器。計數脈沖從B 輸丄t真值表:輸入輸出清0S 9時鐘Q二Qc Q= Q.-.功能Roll)、Rc(2)S,(l). Ss(2)CPi CF,1 10XX0XX0 0 0 0ifi 00XX01 1XX10 0 1a 90XX00XX0Q.輸岀二進制計數11y：iQJ J1 11 1 1 1qJ Jn n3 3D DV V口t ta a口！ 1 11.1.1 1a aF i1 11 1 ! !I1 1 t t 屮廠廠ItI I 1IIII

11、t tiiiiU Ut tD DJLJLJ JLLLL+丄1 11 1B B4|4|t tIIIIa a D DMSMSi1 1IBIB1B B1 1iTa aa a漸I IJ J1 1rr1 11 1A A1tJJ牡1_畀哨表共5/、共譯碼器74LS47功能:74LS47就是BCD-7段數碼管譯碼器驅動器,74LS47得功能用于將BCD碼轉化成數碼塊中得數字,通過它來進行解碼，將每個輸入得二進制代碼譯成對應得輸出得高、低電平信號。真值表如下：n)麗3Ck kD D C C B B A Aiiti.iiti. !(!( f f 1 1(ittOODCO(ittOODCOist明翩I IV sH

12、X XX X口K KX X s sX Xuiui 1 1 1 1A*A*1lylyflflfllfll心u u:11:11 1 1 1 1可看1 11 1flflc ce e0 0ODDOCC1ODDOCC1D DIX XL L4 4CL L1 1 amam 1111111 11 1X X1 1flflC C J JC5C5CaiJCdDCaiJCdD1 11茸I I0 0c J1 1GOilOGOilO 1 1 IEIIIEIII I1ft1 1 Q QftftI I 0 0 ： 11(1011(101 11X XI I1ftL Le e1 1 coleocoleos s1 1工1 10 0

13、1 1】0 01 11 1 tiOLimnitiOLimniftft11s s1 1打11 DtDIDtDI 1 1 LLLL、1 X XJlJl( ( MOvocioMOvocioe e1 1 L LD D o o1 1OLDOLD 1 1 ICOICO引腳圖:共陰極數碼管接線圖：R R f f GND&GND& b b(b：112674LS47NAOABOBCOCDODOE-LTOF-RBIOG-BI/RBO37、總體電路實驗仿真1、模塊 1 RS 觸發器RS 觸發器得一路輸出Q 作為單穩態觸發器得輸入,另一跟路輸出 Q 作為與非門 5 得輸入控制信號。按動按鈕開關K2（接

14、地）,則門 Q1 輸出 1,門 Q 輸出 0,K2 復位后 Q Q1 狀態保持不變。再按動按鈕開關K1;則 Q 由 0 變為 1,為計數五、(H(HIdI I(I(I叫T T5S?5S?ITT T按動按鈕開關 K2（接地）,K2K2則門 Q1 輸出1,門 Q 輸出 0,K2 復位后 Q Q1 狀態保持不變。3CJ加0 0 k kp p K K-R-R J J s s IsnsiIsnsi1 13.53.5 V Va.5a.5 V VJ Gq二a*1*1和T15S55S5NqNq P P，VCCVCCr4LSOIDr4LSOIDn器啟動作為準備。Q1 由 1 變為 0,啟動單穩態觸發器工作。再按

15、動按鈕開關 K1;則 Q 由 0 變為 1,為計數器啟動作為準備。Q1 由 1 變為 0，啟動單穩態觸發器工作。vccvcc2 2Z5VZ5V2、模塊 2 單穩態觸發器輸入端接受 1KHZ 得連續脈沖源，用示波器觀察并記錄 VC 與 V0 點得波形，因為 RC 得取值，輸出脈沖持續時間太短，難 以觀察,這里選取 R=1kQ Q與 C=1 卩 F 進行觀察,待測試完畢再更換成計算值。r r 1 1 * *時Rwa*wa*2 電氏向72,00072,000l.SVl.SVTJiDOOTJiDOO EmEm1 1.鄧mOQDmOQD V V彥訂1 1O.OOfl*O.OOfl*04)9004)90

16、V Vacac比W W2 2EJDM比洌1010 V4)ivV4)ivw wm宅XSflXSfl0 0臨3 3B B電甲a回峨區I I；c c&遼g動FT1 1回 T3、模塊 3 555 定時器構成多諧振蕩器，作為時鐘源VCCVCCbOU1U1. .74LSC(ID74LSC(ID-o-o2525 V Vknknycc -wxsci-20kQ20kQJiokiiJiokiiS,S, O OJ JOIOIU UP P - - - -CZCZ QOiur:QOiur:1km1km5V5VV2根據公式，用示波器觀察輸出電壓，并測量其頻率，根據 T1=0、693(RA+RB)C，T2=0、69

17、3RB*C T=T1+T2,其中 C=4 7卩 F,令 RB=30Kn n,f=50hz 周期 T=0、2s,貝 U RB=1,404、31672346566Q4、模塊 4 加法計數器5、模塊 5 譯碼顯示電路顯示出電子秒表得內容動按鈕開關 K2（接地）,則門 Q1 輸出 1,門 Q 輸出 0,K2 復位后 Q Q1 狀態保持不變。再按動按鈕開關K1;則 Q 由 0 變T T： * * + +丁口 4 4T2=T1T2=T1時瞬l.7C7l.7C7 3)0.3)0. 675675 FT?FT?X X1 1Q Q5 5|i0|i0 :9.0009.000 V VO.ODOVO.ODOVftlLAftlLA二比制一嗆2 2A林廠丄 如m外密D E電羊 門廠2 = 7=-通心會ifiifi為 1,為計數器啟動作為準備。Q1 由 1 變為 0,啟動單穩態觸發器工作。六、實驗收獲與體會在本次實驗過