1）脈沖源電路
用 555 實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻r1，r2和電容c。
電路圖如下：
圖1 555 構(gòu)成多諧振蕩器電路
2）分頻器電路
通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到 0.1hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。 須設(shè)計(jì)一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器 ，對(duì)頻率為 50hz 的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行五分頻，在輸出端 qd 取得周期為 0.1s 的矩形脈沖，作為 時(shí)間計(jì)數(shù)單元的時(shí)鐘輸入。 用集成異步計(jì)數(shù)器 74ls90 實(shí)現(xiàn)，電路圖如下：
圖2 74ls90引腳圖及構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器
3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元
時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。 要實(shí)現(xiàn) 0.1 秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用 74ls90 實(shí)現(xiàn)。
表1 74ls90功能表
輸 入
輸 出
功 能
清 0
置 9
時(shí) 鐘
qd qc qb qa
r0(1)、r0(2)
s9(1)、s9(2)
cp1 cp2
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輸出
二進(jìn)制計(jì)數(shù)
1 ↓
qdqcqb輸出
五進(jìn)制計(jì)數(shù)
↓ qa
qdqcqbqa輸出 8421bcd 碼
十進(jìn)制計(jì)數(shù)
qd↓
qaqdqcqb輸出 5421bcd 碼
十進(jìn)制計(jì)數(shù)
1 1
不 變
保 持
十分之一秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制，所以只需要將 74ls90 接成十進(jìn)制即可。電路圖如下：
圖4 74ls90構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器
74ls90 是二 -- 五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器要用兩個(gè) 74ls90 ，當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到 01100000 立即清零。但是用90實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制時(shí)須將qc,qa分別接 r0(1)、r0(2)，這樣由啟動(dòng)停止電路輸出的啟動(dòng)停止秒表工作的信號(hào)就無(wú)法接到 r0(1)、r0(2)處控制。所以本設(shè)計(jì)中改用 74ls92 實(shí)現(xiàn) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)。
12 分頻計(jì)數(shù)器 74ls92 簡(jiǎn)介
圖5 74ls92 引腳圖 表2 74ls92 復(fù)位計(jì)數(shù)功能表
表3 74ls92 計(jì)數(shù)功能表
74ls92 內(nèi)部是由 4 個(gè)主從觸發(fā)器和用作除 2 計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長(zhǎng)度為除6的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（十二進(jìn)制），可將 b 輸入同 q a 輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入a上，此時(shí)輸出如功能表2所示。
所以六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖如下：
圖6 92 及 90 構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器
4） 碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元
計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以 8421bcd碼形式輸出，用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。
本設(shè)計(jì)用的 cd4511是用于驅(qū)動(dòng)共陰led顯示器的bcd-84217段譯碼器。
(5) 脈沖整形電路 單元
將啟動(dòng)和停止電路輸出的不規(guī)則脈沖整形為具有一定幅度和一定寬度的脈沖，為計(jì)數(shù)器提供清零信號(hào)。 啟動(dòng)和停止電路單元的按鈕按下, 則此電路輸出一個(gè)持續(xù)時(shí)間一定的有效信號(hào)( 負(fù)脈沖 )。在此期間, 即使按鈕有幾個(gè)連續(xù)的負(fù)脈沖 , 但電路輸出仍保持低電平 , 從而將按鈕的抖動(dòng)屏蔽掉。
本設(shè)計(jì)用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。 電路圖和波形圖如下：
圖7 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路 圖8 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形
6）啟動(dòng)和停止電路單元
用集成與非門構(gòu)成的基本 rs 觸發(fā)器作為 啟動(dòng)和停止秒表工作的電路 。
電路圖如下：
圖9 rs觸發(fā)器電路
總電路圖如下：
圖10 電子秒表總電路圖