电子秒表实验原理及基本构造

如图5.7.1 所示为电子秒表的电路原理图。按功能分成4 个单元电路进行分析。

图5.7.1　电子秒表原理图

1）基本RS 触发器

基本RS 触发器在电子秒表中的功能是启动和停止秒表的工作。

2）单稳态触发器

如图5.7.1 所示中单元Ⅱ为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，如图5.7.2 所示为各点波形图。

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Roff。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RP和Cp。

单稳态触发器在电子秒表中的功能是为计数器提供清零信号。

3）时钟发生器

如图5.7.1 所示中单元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Rw，在输出端3 获得频率为50 Hz 的矩形波信号，当基本RS 触发器Q ＝1 时，门5 开启，此时50 Hz 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。

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5.7.1 所示中单元Ⅳ所示。其中计数器（1）接成五进制形式，对频率为50 Hz 的时钟脉冲进行五分频，在输出端Q0取得周期为0.1 s 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 s；1～9.9 s 计时。

注：集成异步计数器74LS90(https://www.xing528.com)

74LS90 是异步二-五-十进制加法计数器，它既可以作为二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。

如图5.7.3 所示为74LS90 引脚排列，表5.7.1 为其功能表。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CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。

②计数脉冲CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制计数器。

③若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD，QC，QB，QA作为输出端，则构成异步8421 码十进制加法计数器。

图5.7.2　单稳态触发器波形图

图5.7.3　74LS90 引脚排列

④若将CP1和QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA，QD，QC，QB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。

若R0（1），R0（2）均为1；S9（1），S9（2）中有0 时，实现异步清零功能，QDQCQBQA＝0000。

b.置9 功能。

若S9（1），S9（2）均为1；R0（1），R0（2）中有0 时，实现置9 功能，QDQCQBQA＝1001。

表5.7.1　74LS90 功能表