555定時(shí)器數(shù)字秒表電路

本文介紹了一個(gè)數(shù)字秒表電路的原理、設(shè)計(jì)和操作。數(shù)字秒表可以是一個(gè)顯示以分、時(shí)、秒為單位的實(shí)際時(shí)間的電路，也可以是一個(gè)顯示時(shí)鐘脈沖數(shù)的電路。這里我們設(shè)計(jì)的是第二種類型，其中電路顯示從0到59的計(jì)數(shù)，代表60秒的時(shí)間間隔。換句話說，這里的電路只顯示秒數(shù)的時(shí)間。這是一個(gè)簡單的電路，包括一個(gè)555定時(shí)器來產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖和兩個(gè)計(jì)數(shù)器IC來進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。

數(shù)字秒表電路原理：

這個(gè)電路是基于同步級聯(lián)的2級計(jì)數(shù)器工作原理。其想法是顯示時(shí)鐘脈沖從0到59的計(jì)數(shù)，代表60秒的時(shí)間間隔。這是通過使用一個(gè)以星形模式連接的555定時(shí)器IC來產(chǎn)生每個(gè)間隔為1秒的時(shí)鐘脈沖來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)計(jì)數(shù)器從0到9計(jì)數(shù)時(shí)，第二個(gè)計(jì)數(shù)器在第一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到9時(shí)開始計(jì)數(shù)操作。計(jì)數(shù)器IC以級聯(lián)的形式連接，每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出連接到BCD-7段解碼器，用于驅(qū)動7段顯示器。

數(shù)字秒表電路圖：

數(shù)字停表的電路圖

數(shù)字秒表電路設(shè)計(jì)：

設(shè)計(jì)的第一部分涉及到設(shè)計(jì)555定時(shí)器的星形多諧振蕩器安排。這里需要的時(shí)間周期是1秒。輸出信號的頻率由f = 1.44/ (Ra+Rb) C給出，我們可以計(jì)算出C的值，假設(shè)Ra和Rb的值約為10K。這里我們得到一個(gè)100uF的電解質(zhì)電容。

設(shè)計(jì)的第二部分涉及到將兩個(gè)計(jì)數(shù)器IC-4510以同步級聯(lián)的方式連接起來。這是通過將計(jì)數(shù)器IC的時(shí)鐘引腳連接到555定時(shí)器的輸出來實(shí)現(xiàn)的，從而形成平行的時(shí)鐘輸入信號。其中一個(gè)IC的輸出引腳被連接到另一個(gè)IC的輸入引腳。

由于我們關(guān)心的是，一旦第一個(gè)計(jì)數(shù)器達(dá)到9的計(jì)數(shù)值，就啟動第二個(gè)計(jì)數(shù)器，我們通過設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)?；仡櫼幌掠?jì)數(shù)器的真值表，對于一個(gè)9的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，相應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)或計(jì)數(shù)器輸出信號的狀態(tài)是1001。換句話說，當(dāng)計(jì)數(shù)為9時(shí)，Q1和Q4處于高邏輯信號。在這里我們使用一個(gè)AND門IC 7408，它的輸入連接到第一個(gè)計(jì)數(shù)器的Q1和Q4引腳，輸出連接到第二個(gè)計(jì)數(shù)器的U/D引腳。

在這里，我們的要求是顯示時(shí)鐘脈沖，直到數(shù)到60。這可以通過確保第二個(gè)計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)達(dá)到5的時(shí)候復(fù)位來實(shí)現(xiàn)。我們通過設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，該電路由另一個(gè)AND門IC組成，其輸入端連接到第二個(gè)計(jì)數(shù)器的Q3和Q2引腳。

第三部分是設(shè)計(jì)顯示電路。這是通過將每個(gè)計(jì)數(shù)器IC的輸出連接到BCD到7段解碼器的輸入來完成的。每個(gè)解碼器ICs 4511的輸出被連接到7段顯示器。

數(shù)字秒表電路的工作：

一旦常開開關(guān)轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置，電路就開始工作。定時(shí)器555以頻繁的間隔產(chǎn)生高低信號，從而產(chǎn)生振蕩信號，其頻率是基于兩個(gè)電阻和充電電容的值。換句話說，定時(shí)器555集成電路產(chǎn)生所需時(shí)間周期的時(shí)鐘脈沖。這個(gè)時(shí)鐘信號被送入兩級排列的BCD計(jì)數(shù)器CD4510。CD4510由四個(gè)同步時(shí)鐘的D-觸發(fā)器組成，它們被連接在一起以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作。時(shí)鐘脈沖由兩級同步級聯(lián)排列的兩個(gè)CD4510計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)集成電路U3收到時(shí)鐘脈沖時(shí)，它開始從0到9計(jì)數(shù)。一旦計(jì)數(shù)達(dá)到9，AND門IC U4A產(chǎn)生一個(gè)高邏輯輸出，該輸出被送入IC U2的U/D引腳。IC U2開始進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。IC U2繼續(xù)其計(jì)數(shù)操作，每當(dāng)U3達(dá)到其結(jié)束計(jì)數(shù)時(shí)，IC U3也繼續(xù)計(jì)數(shù)。然而，一旦IC U2的計(jì)數(shù)達(dá)到6，復(fù)位引腳被AND門U5B設(shè)置為高電平。該計(jì)數(shù)顯示在由BCD到7段解碼器CD4511驅(qū)動的7段顯示器上。因此，該電路顯示從0到60的時(shí)鐘脈沖。

數(shù)字秒表的應(yīng)用：

這個(gè)電路可以作為問答比賽的指示器使用。

數(shù)字秒表的局限性：

該電路不顯示實(shí)際時(shí)間，而是顯示時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)。

由于傳播延遲，使用數(shù)字計(jì)數(shù)器IC在整個(gè)操作過程中會產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間延遲。

這是一個(gè)理論上的電路，可能需要修改。