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责任编辑:刘昆山

  一、工作原理

  本电路由启动、清零复位电路、多谐振荡电路、分频计数电路、译码显示电路等组成。
如下图所示:

  启动清零复位电路主要由U6A、U6B、U7B、U7D组成,其本质是一个RS触发器和单稳态触发器。J1控制数字秒表的启动和停止,J2控制数字秒表的清零复位。开始时把J1合上,J2打开,运行本电路,数字秒表正在计数。
  当打开J1,合上J2键,J2与地相接得到低电平加到U6B的输入端,U6B输出高电平又加到U6A的输入端,而U6A的另一端通过电阻R15与电源相接得到高电平,(此时U6B与U6A组成RS触发器),U6A输出低电加到U7A的输入端,U7A被封锁输出高电平加到U5的时钟端,因U5不具备时钟脉冲条件,U5不能输出脉冲信号,因此U3、U4时钟端无脉冲而停止计数。当J1合上时,打开J2键,J1与地相接得到低电平加到U6A的输入端,U6A输出高电平加到U6B的输入端,U6B输出低电平加至U7B,使U7B输出高电平,因电容两端电压不能跃变,因此在R7上得到高电平加到U7D输入端,U7D输出低电平(进入暂态)同时加到U3、U4、U5的清零端,使得U3、U4的QD---QA输出0000,经U1、U2译码输出驱动U9、U10显示“00”。因为U7B与U7D组成一个单稳态电路,经过较短的时间,U7D的输出由低电平变为高电平,允许U3、U4、U5计数。同时U6A输出高电平加到U7A的输入端,将U7A打开,让555的3脚输出100KHZ的振荡信号经U7A加到U5的时钟脉冲端,使得U5具备时钟脉冲条件,U5的9、10、7脚接高电平,U5构成十分频器,对时钟脉冲计数。当U5接收一个脉冲时,U5内部计数加1,如果U5接收到第十个脉冲时,U5的15脚(RCO端)输出由低电平跳变为高电平作为U4的时钟脉冲,从而实现了对振荡信号的十分频,产生周期为0.1S的脉冲加至U4的时钟端。U4的9、10、7脚接高电平,当U4接收到来自U5的脉冲时,U4的QD---QA输出0001加到U2的DCBA端,经U2译码输出1001111经电阻R8~R14驱动数码管U10显示,此时数码管显示“1”,当U4计数到1001时,U4的15脚输出高电平接到U7C,经反相后得到低电平,加到U3的时钟脉冲端,U3A不具备时钟脉冲条件,当U4再接收一个脉冲时,U4的输出由1001翻转为0000,此时U4的15脚输出低电平通过U7C反相输出高电平,从而得到一上升沿脉冲加至U3的时钟端,使得U3的QD---QA输出0001加到U1的DCBA输入端,经U1译码输出100111,经电阻R1~R7驱动数码管U9,数码管显示“1”。如此循环的计数,最后数码管U9、U10显示最大值99即9.9秒。
   由集成块555、电阻R19、R18、电容C1、C2组成多谐振荡器,当接通电源,电源通过电阻R19与R18对电容C2进充电,当UC2上升到2/3VCC时,集成块555的3脚输出低电平,内部三极管导通,C2通电阻R19进行放电,当UC2下降到1/3VCC时,内部三极管截止,集成块555的3脚输出高电平,接着电源又通过电阻R19与R18对电容C2进充电,当UC2上升到2/3VCC时,集成块555的3脚输出低电平,如此循环的充、放电,555的3脚输出100HZ的矩形方波信号加到U7A的输入端。


  二、设计依据


  本电路主要采用了二输入与非门74LS00,十进制BCD码计数器74LS160,BCD七段译码器/驱动器7447,555时基集成电路,七段数码管。
利用74LS00可以组成RS触发器,单稳态触发器。其74LS00的逻辑功能是有0出1,无0出0。
其逻辑表达式:Y=/(AB) ,真值表如下:

A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0

  十进制BCD码计数器74LS160具备计数分频功能,其真值表如下:

输入
输出
CLK
CLR
LOAD
EP
ET
A
B
C
D
QA
QB
QC
QD
X
0
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
1
0
X
X
A
B
C
D
A
B
C
D
X
1
1
0
X
X
X
X
X
保持
X
1
1
X
0
X
X
X
X
保持
1
1
1
1
X
X
X
X
加法计数
1
0
X
X
0
0
0
0
0
0
0
0

  逻辑功能:当CLR,LOAD,EP,ET均接高电平时,时钟CP端每来一个上升沿,计数器在原来的基数上加1,并从QA,QB,QC,QD,输出相应的十进制BCD码。利用74LS160的这个功能特点可以设计出十分频器,计数器。


  7447为BCD七段译码器/驱动器,真值表如下:

十进制
LT
RB
D
C
B
A
BI/RBO
a
b
c
d
e
f
g
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
X
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
2
1
X
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
3
1
X
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
4
1
X
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
5
1
X
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
6
1
X
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
7
1
X
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
8
1
X
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
9
1
X
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
0

 

  7447为四线-七段译码器,可以用来驱动七段共阳极数码管,当LT,RBI,BI,端接高电平时,从DCBA端输入BCD码时,从abcdefg端输出相应的数码管显示码。

共阳七段数码管真值表

A
B
C
D
E
F
G
显示字符
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
1
0
2
0
0
0
0
1
1
0
3
1
0
0
1
1
0
0
4
0
1
0
0
1
0
0
5
1
1
0
0
0
0
0
6
0
1
1
1
1
1
7
0
0
0
0
0
0
0
8
0
0
0
1
1
0
0
9

  结合四线-七段译码器7447可以现实0到9个数字。

  555时钟电路可以构成多谐振荡器,真值表如下:

RST THR TRI OUT TD
0 X X 0 导通
1 >2\3VCC >1\3VCC 0 导通
1 <2\3VCC >1\3VCC 不变 不变
1 <2\3VCC <1\3VCC 1 截止
1 >2\3VCC <1\3VCC 1 截止

  注明:6脚为THR,触发器输入端,低电平有效。
2脚为TRI,阀值输入端,高电平有效。4脚为RST,总复位端,低电平有效。
7脚为DIS,放电端。5脚为CON,控制端。1脚接地,8脚接电源。
3脚为输出端。TD为内部三极管。
  三、电路图

  四、验证功能

  1、555振荡器输出波形与秒计数单元逻辑功能输出波形:

  五、总结报告
(1)本电路采用555定时器及电阻、电容组成多谐振荡器为74LS160提供时钟信号。
(2)由74LS00两个与非门组成RS触发器,以及两个74LS00、C3、R17组成单稳态电路。
(3)利用74LS160作为十分频和加法计数,而U3、U4通过一个与非门进行级联。
(4)用两个7447作为译码驱动加到了数码管。
  通过这次设计,使我加深了对数字电路的理解与应用,巩固了课本上所学的知识,真正实现了学以致用的目的。

  本文提供的集成芯片的资料,可以在软件中的帮助文件中直接获得,当时第一次做的时候,不知道这个功能,想来可悲啊。

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