双计时数字秒表电路设计.doc

2013——2014 学年第 2 学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称 双计时数字秒表电路设计组长姓名 单旭东 学号 联系 E-mail 成员姓名 王秋淞 学号 专业 电气工程及其自动化（定单） 班级 2012 级 1 班指导教师及职称 孙皓 副教授2014 年 6 月 21 日山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告一、实验摘要本实验设计的秒表具有清零、启动、一次计时、停止计时、切换显示的功能计时精确度为 10ms使用两个操作键控制秒表，按键 1 控制秒表的启动、停止和清零，按键 2 控制秒表的一次记时和切换显示使用 74LS160 十进制计数器实现计时，脉冲频率为 100Hz，使用 74LS373 存储一次记时和停止时的时间，使用 74LS76 实现各个状态的转换二、实验目的1、使用基本的数字组合逻辑器件和时序逻辑器件完成双计时秒表的设计2、掌握各种逻辑器件的功能3、掌握 multisim 仿真软件的使用。

三、实验场地及仪器、设备和材料：实验场地 电子技术实验室 1实验设备 数字电子实验箱 数字万用表实验器件 74LS160 74LS373 74LS00 74LS76四、实验内容1、实验原理山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告2、实验内容（1）计数器部分使用 4 片 74LS160 同步级联构成 6000 进制计数器，级联方式如下（2）锁存器 B用于记录秒表停止时的时间，使用两片 74LS373，输入端分别与计数器的 16 个输出端相连，输出端连接七段显示译码器锁存器 B 输入控制（ENG）始终为高电平，当锁输出控制（~OC）为低电平时，输出数据即为输入数据，当输出控制—（~OC ）为高电平时，输出为高阻态3）锁存器 A用于记录秒表一次计时的时间，使用两片 74LS373，输入端与输出端均与锁存器 B相同锁存器 A 的输出控制（~OC）与锁存器 B 相反，即锁存器 A 与 B 在某一刻只有一个可以输出数据到七段译码显示器，另一个输出为高阻态当锁存器 A 输出控制（~OC ）为低电平输入控制（ENG）高电平时，输出与输入相同，当输入控制（ENG）为低电平时，输出为输入控制（ENG）由高电平变为低电平时所记录的数据。

4）输入逻辑控制 B使用 74LS76，触发器 Q1 接计数器最低位的 ENP/ENT，当 Q1=1 时，计数器处于计数状态，当 Q1=0 时，计数器处于保持状态触发器 Q2 接计数器清零端（~CLR） ，当 Q2=0 时，计数器清零两个触发器的 CP 均接按键 2（计数/停止/ 清零按键，当按下时为高电平） 所以当 Q1Q2=10 时，计数器清零；Q1Q2=11 时，计数器计数；Q1Q2=01 时，计数器停止山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告驱动方程 J1=1 K1=Q2J2=Q1 K2=~Q1状态方程 Q1*=~Q1+~Q2Q1Q2*=Q1状态图硬件连接方式（5）输入逻辑控制 A①切换显示控制，使用 74LS76触发器 1Q 接锁存器 A 的输出控制（~OC） ，~1Q 接锁存器 B 的输出控制（~OC）当 1Q=0 时，显示锁存器 A 的数据；当 1Q=1 时，显示锁存器 B 的数据1J=1K=1，CP 接 1Y，当计数器处于停止计数时按键每按下 1 次，1Q 取反一次。

触发器置 1 端（~1PR）接逻辑控制 B 的~1Q，即当计数器处于计数状态时，~1PR=0，触发器置 1，始终显示为锁存器 B 的数据②一次记时控制使用 74LS00与非门 2A=按键 1，2B=逻辑控制 B 的 1Q，当计数器处于停止状态时，2B=0，2Y=1；与非门 3A=3B=2Y，当计数器处于清零或计数状态时，2B=1，此时按下按键1，2Y=0，3Y=13Y 接锁存器 A 的输入控制（ENG） ，当 3Y=1 时，锁存器 A 输入计数器输出的数据山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告3、实验步骤① 设计实验方案，对实验方案尽可能的进行优化；② 在仿真软件 multisim 上进行仿真并简单调试；③ 仿真无误后，在实验箱上搭建电路，调试；④确认达成预期目的，制作实验视频山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录在实验箱上搭建好电路，给电路上电。

因上电时计数器和触发器的状态都不确定，可能显示为错误数据，可按几次按键 2，使计数器调制清零状态按下按键 2，秒表开始计时；按下按键 1，秒表存储一个时间，秒表继续计时；按下按键 2，秒表停止计时，此时显示的为停止的时间；按下按键 1，显示切换为一次记时的时间；再次按下按键 1，显示切换为停止的时间；反复按下按键 1 可反复切换显示；按下按键 2，秒表清 02、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论：实验现象与预期现象吻合，设计方案有效3、关键点：① 逻辑控制 B 中，必须把 00 状态考虑进转换图内，否则上点时触发器 Q1Q2 若为00，则进入无效死循环② 逻辑控制 A 中触发器置 1 端须接逻辑控制 B 中 ~1Q，只有当计数器处于停止状态时，触发器的输出才会改变，清零和计数状态时，显示器只会显示锁存器 B 的数据否则只有切换到显示停止的时间时，才能正常完成清零和计数③ 一次记数的控制信号须由按键 1 与计数信号相与组成，当秒表不处于停止状态时，按键 1 不能控制锁存器 A 的输入否则当秒表停止计时时，按下按键 1，计数器的数据进入锁存器 A，锁存器 A 会清除掉一次记时的数据，切换显示时始终显示为停止时的时间。

六、实验心得1、在设计实验时与同学分别设计实验方案，最终整合并不断优化，每个人都有自己的想法，闪光点总是会在不经意间出现；2、科学实验需要一丝不苟，在做仿真和实物时一次性将电路搭建完往往会出现各种错误，一步一步的边测边搭，出现错误立即改正才能顺利完成实验；3、实验过程中戒骄戒躁，出现问题要头脑冷静，认真分析，最重要的是找出原因，其次才是思考解决方法山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告七、指导老师评语及得分：附件：源程序等签名： 年 月 日山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告。