简易秒表的原理说明

简易秒表的设计与制作

该系统由时钟脉冲信号模块、计数模块和译码显示模块三部分组成。

时钟脉冲模块运用了NE555构成的多谐振荡器,NE555的8脚为电源端,1脚为接地端,4脚为清零端,由于4脚是高电平有效,因此4脚与8脚相接高电平。3脚为输出端,5脚为电压控制端,为了防止干扰,在5脚接上0.01uf小电容接地。当接通电源,Vcc经R1、R2给电容C2充电,使电容C2两端的的电压Uc逐渐升高,当Uc

计数模块运用了四块74ls192数字芯片,74ls192是同步可逆计数器,不仅

能叠加计数,还能递减计数。D0~D3是数据输入端,Q0~Q3是数据输出,都是高电平有效。PL是预置端,低电平有效,当PL为低电平时,不管CP状态如何,可将预置数D0D1D2D3置入计数器(为异步置数),当PL为高电平时,芯片禁止预置数。RM 是清零端,为高电平有效,所以在此端接上一个开关,当芯片要正常工作时按下开关接地,清零端无效。UP是叠加脉冲输入端,DN是递减脉冲输入端,当UP接入时钟脉冲CP且DN为高电平时,在CP上升沿作用下该芯片进行叠加计数;当DN接入时钟脉冲CP且UP为高电平时,在CP上升沿作用下进行递减计数。TCU为进位端,TCD为错位端,当进行叠加计数时,在UP第9个脉冲上升沿作用后,当其下降沿到来时,进位输出端TCU产生一个负的进位脉冲,第10个脉冲的上升沿作用后,计数器复位,重新开始计数,TCD的工作原理正好相反,因此可以利用此原理用4块74ls192制作显示XX:XX的简易可逆的秒表,U1的进位输出端和错位输出端分别接入U2的UP、DN,U2与U3,U3与U4之间的相连相同。四块芯片的16个数据输入端分别用16个开关相接并接地,这样可以用于任意置数

译码显示模块分别用4块CD4511 7段译码器和四个共阳极LED数码管组成。CD4511的ABCD为数据输入端,QA~QG为译码输出端。LT为试灯输入信号,低电平有效,此信号用来测试七段数码管发光段好坏,当该端为低电平时,不论其他输入端状态如何,则七段全亮,说明数码管工作正常。BI为熄灭输入信号,低电平有效,这是为了降低系统的功耗而设置的,当该端为低电平时,无论其他输入端得状态如何,所有的发光段均熄灭,不显示任何数字。

单单如上述所说是还达不到要求的秒表的功能,因为这芯片不断处于计数的状态,当计数显示到99:99时又重新计数,变回00:00开始计数。递减计数也如此,当计数到00::00时,有变回99:99重新递减计数。所以为了改变这种状态,让叠加计数到99:99时自动停止,也让递减计数到00:00时自动停止,就必须给电路加以修改。当要让秒表递减计数到00:00自动停止时,即四个计数器的输出都是0,在四个计数器的四个输出端都接上四个非门,再用四输入二与门74ls21分别接上每个计数器的四个非门,当四个计数器都输出0时,经过非门之后全都输出高电平,再经过四个四输入与门输出也都是高电平,再在四个四输入门的输出口接上一个四输入与门,经过这个四输入与门之后输出一个高电平,输出的这个高电平就直接接到脉冲的输入口电路还是没能自动停止,想要改计数系统自动停止就只能在脉冲的输入口接入一个低电平,所以只能在最后的那个四输入与门的输出端接上一个非门,这样就能输出一个低电平,计数系统递减计数到00:00的时候就能自动停止了。叠加计数的也差不多的原理,要想让计数系统自动在99:99自动停止,就得要在计数芯片计数到最后一个9的时候返回一个信号让芯片自动暂停工作,计数也就只能停留在99:99。由于要返回9和0的信号不一样,返回0的都是低电平,而返回9的都是高电平,所以就省掉了非门,直接接上两个四输入与门就可以了,当计数到99:99的时候,两个四输入与门的输入端都是高电平,两个与门的输出也都是高电平,而我们要的是一个输出信号,所以再接上几个二输入与门,这样就得到了一个高电平,在而输入与门的输出端接上一个非门就得到了我们所要的输出信号,把输出的低电平通入脉冲的输入端就可以实现自动停止的功能了。

其实这样并还不是很理想,再把电路稍微改一下那就更好了。要想让电路可以自动暂停计数,只能让返回来的信号和时钟信号经过一个二输入与门再接入时钟信号输入端,这样子就可以实现想要的功能了,当正常计数时,返回信号的输入端都是高电平,而NE555发出的时钟脉冲信号都是高电平,经过与门之后就可以给计数系统输入一个高电平,当计数系统计数到99:99或00:00时,返回信号的输入端是低电平,经过与门之后也只能输出一个低电平,计数系统也由此暂停工作。为了让两个返回信号之间不相互影响,所以分别在两个返回信号的输出端各接上一个开关按钮,最后再把两个返回信号接在一起直接接到与门的输入端,并在它们的公共端接上一个开关按钮并直接接地,当按下这个按钮计数系统就可以暂停工作了,所以这个按钮是暂停按钮。当想要计数到00:00时,就可以按

下该返回信号线路上的那个开关,并且要断开另一返回信号线路上的那个开关,这样这两个返回信号之间就不会相互影响了。相反,当想要计数到99:99时,就要按下该返回信号的开关按钮,并且要断开另一返回信号线路上的那个开关。


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