數(shù)字式100進(jìn)制加減計(jì)數(shù)電路的工作原理及制作

工作原理

1、振蕩與分頻：晶振X1與集成電路ICl（4060）內(nèi)部的非門電路共同產(chǎn)生32768Hz的方波信號(hào)，經(jīng)IC1進(jìn)行214分頻后由IC1的13腳輸出頻率為2Hz的方波信號(hào)，再經(jīng)IC2（集成觸發(fā)器74LS73）分頻一次，輸出1Hz的方波信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，送入到個(gè)位計(jì)數(shù)器IC4進(jìn)行計(jì)數(shù)。

振蕩電路中的R1為反饋電阻；其數(shù)值較大（10MΩ）有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩頻率的控制，同時(shí)提供180度相移，從而和IC1內(nèi)部的非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)滿足振蕩條件，使振蕩電路正常電工作。

2、計(jì)數(shù)：計(jì)數(shù)電路由二塊74LS190（IC4、IC5）構(gòu)成個(gè)位和十位的計(jì)數(shù)。

IC4的13腳為進(jìn)位輸出端/借位輸出端）與IC5的14腳（計(jì)數(shù)脈沖輸入端）相連，完成個(gè)位向十位進(jìn)位或借位的功能。

3、譯碼與顯示：該部分電路由兩塊74LS48（IC6、IC7）和兩個(gè)數(shù)碼管組成，IC6對(duì)個(gè)位計(jì)數(shù)電路輸出的8421BCD碼進(jìn)行譯碼驅(qū)動(dòng)，數(shù)碼管顯示，IC7對(duì)十位計(jì)數(shù)電路輸出8421BCD碼進(jìn)行譯碼驅(qū)動(dòng)，數(shù)碼管顯示。

4、控制電路：主要由三個(gè)按鈕SB1、SB2、SB3和一塊雙JK觸發(fā)器74LS73構(gòu)成。

①加法計(jì)數(shù)控制：接通電源的瞬間，由于電容C4兩端的電壓不能突變而為0，故IC3A、IC3B的CLR=O，故兩觸發(fā)器清零，即1Q=2Q=O，1Q=2Q=1，2Q=0送到IC2的CLR端，使其清零，此時(shí)IC2無(wú)計(jì)數(shù)脈沖輸出到計(jì)數(shù)器74LS190，又因IC3B的Q（的反）=1，該信號(hào)送到74LS190的使能控制端（CTEN），則計(jì)數(shù)器工作在保持狀態(tài)，故開機(jī)后，數(shù)碼顯示不變。再按一次SB2，IC4、IC5的LOAD變?yōu)榈退?，使IC4、IC5處于并行輸入狀態(tài)，同時(shí)因A=D=U/D=0，B=C=0，故IC4、IC5的QA=QB=QC=QD=0，故顯示為00（置0），再按一次SB3（啟動(dòng)）使IC3B獲得一個(gè)下降脈沖，則IC3B輸出從O翻轉(zhuǎn)為1，使IC2輸出計(jì)數(shù)脈沖，送至IC4，同時(shí)因IC3B的Q（的反）轉(zhuǎn)為0，則IC4、IC5的CTEN=0，此時(shí)雖然C4充電后變?yōu)楦唠娖剑獻(xiàn)C3A無(wú)下降脈沖觸、發(fā)，故其Q保持為0，則U/D=0，故IC4、IC5開始作加法計(jì)數(shù)。由IC4與IC5的級(jí)聯(lián)關(guān)系可知，IC4的進(jìn)位輸出信號(hào)作為IC5的計(jì)數(shù)脈沖，故當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)到9時(shí)，第十個(gè)CP脈沖上升沿到時(shí)．RCO/BO有進(jìn)位脈沖輸出到十位，十位開始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到99時(shí)，第100個(gè)脈沖到時(shí)，數(shù)碼顯示為00，完成一次100進(jìn)制加法計(jì)數(shù)功能。

計(jì)數(shù)過(guò)程中，若要停止計(jì)數(shù)，再按一下SB3，使IC3B獲得一個(gè)下降脈沖，其輸出端Q翻轉(zhuǎn)為0，Q（的反）=1，則IC4、IC5的CTEN=1，則計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)而處于保持狀態(tài)，再SB3-次，又接著計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)暫停/開始功能。

②減法計(jì)數(shù)控制：開機(jī)后，因C4作用，IC3A、IC3B、IC2清零，再按一下SB1，D1導(dǎo)通，因C3很小，放電很快，故IC4、IC5的LOAD端變?yōu)榈碗娖?，則它們處于并行輸入狀態(tài)，同時(shí)IC3A被觸發(fā)，Q由0變1，則A=D=U/D=1，B=C=0（接地），故QAQBQCQD=1001，該數(shù)碼經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)，顯示99（置9），再按一次SB3（啟動(dòng)減法計(jì)數(shù)）IC3B被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，Q由0變1，IC2工作，輸出計(jì)數(shù)脈沖，Q由1變0，故IC4、IC5的CTEN=0，則計(jì)數(shù)數(shù)開始作減法計(jì)數(shù)，若需暫停，則按SB3即可。由級(jí)聯(lián)關(guān)系可知，IC4的十三腳輸出借位脈沖信號(hào)。

③加減計(jì)數(shù)的相互轉(zhuǎn)換控制若原來(lái)是作加法計(jì)數(shù)，要轉(zhuǎn)為減法計(jì)數(shù)，則按一次SB1，則IC3A的Q端翻轉(zhuǎn)，由0變1，則A=D=U/D=1，且LOAD=0，則數(shù)碼管重新置99，再按一下SB3，啟動(dòng)減法計(jì)數(shù)，反之則反。

④保護(hù)電路：接入電容C3是為了避免觸發(fā)器IC3A觸發(fā)后，因延時(shí)翻轉(zhuǎn)，而IC4、IC5的LOAD端的低電平隨著按鈕復(fù)位而很快消失，造成不置00或不置99，接入C3后，在SB1、SB2復(fù)位之后，但因C3充電須要一段時(shí)間，故使LOAD保持一段低電平，等待IC3A的延時(shí)翻轉(zhuǎn)，以防出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。二極管D1、D2起隔離作用，以免按SB1或SB2時(shí)相互干擾或集成電路之間相互干擾。

5、指示電路：LED是加減法計(jì)數(shù)指示燈，當(dāng)作加法計(jì)數(shù)時(shí)，LED發(fā)光，作減法計(jì)數(shù)時(shí)，LED不發(fā)光。

主要元件

IC1為一塊4060作分頻器，IC2、IC3為二塊74LS73，IC4、IC5為二塊74LS190作計(jì)數(shù)器，IC6、IC7為二塊74LS48譯碼器，顯示為兩塊共陰極數(shù)碼管。

由以上分析可知該電路可做加法計(jì)數(shù)或減法計(jì)數(shù)，可用于有關(guān)數(shù)顯電路或倒計(jì)時(shí)場(chǎng)合。通過(guò)制作該電路，對(duì)熱愛(ài)數(shù)顯電路設(shè)計(jì)與制作有所幫助與提高。