电子秒表的工作原理.docx
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电子秒表的工作原理
电子秒表的工作原理
1）脉冲源电路
用555实现多谐振荡，需要外接电阻R1，R2和电容C。
电路图如下：
图1555构成多谐振荡器电路
2）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。
须设计一个五进制计数器，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。
用集成异步计数器74LS90实现，电路图如下：
图274ls90引脚图及构成五进制计数器
3）时间计数单元
时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
要实现0.1秒计数，须设计一个10进制计数器；要实现秒计数，须设计一个60进制计数器；要实现分计数，须设计一个10进制计数器，这里选用74LS90实现。
表174LS90功能表
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
（1）、R0
（2）
S9
（1）、S9
（2）
CP1CP2
1
1
0
×
×
0
××
0
0
0
0
清0
0
×
×
0
1
1
××
1
0
0
1
置9
0×
×0
0×
×0
↓1
QA输出
二进制计数
1↓
QDQCQB输出
五进制计数
↓QA
QDQCQBQA输出8421BCD码
十进制计数
QD↓
QAQDQCQB输出5421BCD码
十进制计数
11
不变
保持
十分之一秒计数器和分计数器是十进制，所以只需要将74LS90接成十进制即可。
电路图如下：
图474LS90构成十进制计数器
74LS90是二--五十进制计数器，所以设计一个60进制秒计数器要用两个74LS90，当计数状态一到01100000立即清零。
但是用90实现六进制时须将QC,QA分别接R0
（1）、R0
（2），这样由启动停止电路输出的启动停止秒表工作的信号就无法接到R0
（1）、R0
（2）处控制。
所以本设计中改用74LS92实现60进制计数。
12分频计数器74LS92简介
图574LS92引脚图表274Ls92复位计数功能表
表374LS92计数功能表
74LS92内部是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除6的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。
为了利用本计数器的最大计数长度（十二进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出如功能表2所示。
所以六十进制计数器电路图如下：
图692及90构成六十进制计数器
4）码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。
本设计用的CD4511是用于驱动共阴LED显示器的BCD-84217段译码器。
（5）脉冲整形电路单元
将启动和停止电路输出的不规则脉冲整形为具有一定幅度和一定宽度的脉冲，为计数器提供清零信号。
启动和停止电路单元的按钮按下,则此电路输出一个持续时间一定的有效信号（负脉冲）。
在此期间,即使按钮有几个连续的负脉冲,但电路输出仍保持低电平,从而将按钮的抖动屏蔽掉。
本设计用微分型单稳态触发器实现。
电路图和波形图如下：
图7单稳态触发器电路 图8单稳态触发器波形
6）启动和停止电路单元
用集成与非门构成的基本RS触发器作为启动和停止秒表工作的电路。
电路图如下：
图9RS触发器电路
总电路图如下：
图10电子秒表总电路图
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