74ls160设计数字秒表方案汇总（二款基于74ls160的数字秒表设计方案） - 74ls160设计数字秒表方案汇总（二款基于74ls160的数字秒表设计方案）

　　74ls160设计数字秒表方案汇总（二）

　　数字秒表是一种常用的计时工具，以其价格低廉、走时精确、使用方便、功能多而广泛应用于体育比赛中。下文介绍了如何利用中小规模集成电路和半导体器件进行数字秒表的设计。本设计中数字秒表的最大计时为 99. 99s，分辨率为 0. 01s，数码管显示，具有清零、启动计时、暂停及继续计时等功能。当计时停止时，秒表保持所计时间直至被清零复位。本设计由四个 74LS160 计数器实现计数功能，一个555 定时器产生 100 Hz 脉冲，四个数码显像管显示计时，再加两个控制开关，一个控制启动和暂停，另一个控制清零。

　　1、数字秒表的工作原理

　　电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来，因此要有时钟发生器，记数及译码显示，控制等模块，系统框图如下 ：

　　

　　1. 1 秒信号发生器

　　利用 555 定时器构成的多谐振荡器产生秒脉冲发生器。由于 555 定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，再加上电路结构简单，计算比较简单。利用 555 定时器构成的多谐振荡，在电路中我们选择数据如下 ： C = 1 uF， R1 = R2 。利用公式 ： f = 1/ （ R1 + 2 R2） Cl n2根据 设 计 要 求， 需 要 精 确 到 0. 01s， 故 f =100Hz，带入上式得 ：R1 = R2 = 4. 8 KΩ。在 Multisim环境下的原理图中，取 R1 = R2 = 4. 7 KΩ，并且在 R1支路串联一个 1 KΩ的电位器，来调节脉冲信号的精度。此信号从 555 定时器的 3 引脚 OU T 端输出，送到计数器 74LS160 的脉冲输入端 CP，作为计时脉冲。

　　1. 2 计数进位部分

　　利用 74LS160 同步十进制加法计数器实现计数功能。这个计数器是十进制的，在设计时电路比较简单。而且可以实现清零功能， EP， ET，可以实现保持功能。可以很方便的实现清零，开始，暂停和继续这四个功能。具体电路原理如图 2 所示。

　　1. 3 译码及显示电路

　　将秒计时器 74LS160 的 4 个输出端 QD、QC、QB 和 QA 分别对应接至译码器 74LS48 的输入端，译码后的输出端接至共阴级 7 段数码管的 a～g 端，则显示器将进行 0～9 十进制数字显示。我们在Multisim 环境下绘制原 理 图 的 过 程 中， 选 用 将74LS48 和 7 段数码管合二为一的 DCD -HEX。

　　1. 4 控制电路

　　采用J1 和 J2 这样 2 个开关，实现相关的控制功能。J1 接高电平时，与非门 U4A 打开，时钟脉冲送入计数器进行计数显示 ;J1 接低电平时，与非门U4A 被封锁，计数器保持原来计数状态暂停计数。J2 接高电平时，计数器正常计数 ;J2 接低电平时，所有计数器清零，实现清零复位的功能。

　　2、Multisim 环境下的原理图与仿真

　　电路的四个 74LS160 计数器从右往左，分别为0. 01s，0. 1s，1s，10s 的计数器。同时四个计数器都为十进制。每个计数器均有四个接口接到后面的显示电路的 QD、QC、QB 和 QA。74LS160 具有自启动，避免电路进入死锁状态。显示电路由四个七段译码显示管组成，并由数字电子实验箱集成。整个电路由 555 定时器产生 100Hz 时钟信号，对电路进行时钟控制。逻辑开关由高低电平控制电路的开始暂停以及复位清零。当开关J1 处于高电平时，电路正常计数 ;转换为低电平时开始暂停保持 ;再次换为高电平继续计数。开关J2 处于高电平时，电路正常工作 ;处于低电平时，电路清零复位。Multisim 环境下数字秒表总电路原理图如图 2。

　　

　　3、Maxplus II 环境下的原理图与仿真

　　图 3 为 Maxplus II 环境下的原理图。CL K 接100Hz 的时钟脉冲，为了方便观察结果，实验中设置的频率可高于 100Hz。CLR 是清零按钮。PAUSE是暂停继续按钮。74LS160 的输出端 QD、QC、QB和 QA 从 0000 到 1001 从图 2 可以看出在中水进水温度相同的条件下，热泵机组制热量随冷凝器出水温度的上升有所降低，而且蒸发器侧中水进水温度的上升时，制热量随之上升的比较明显。并从图中知，在蒸发器侧中水温度从 13 ℃上升到 15 ℃时，制热量的变化速度要小于从 15 ℃上升到 17 ℃的过程，说明蒸发器侧中水进水温度愈高对制热量越有帮助。

　　图 3 可知 ：在蒸发器侧中水进水温度不变的情况下，随着冷凝器出水温度的上升，机组的输入功率呈明显上升的趋势，结合图 2 中表现的制热量下降的趋势，导致了图 4 中制热性能系数下降 ;在冷凝器出水温度不变时，随着蒸发器侧中水进水温度的上升，输入功率呈缓慢增大的趋势，机组的制热量也在增大，对应制热工况下的性能系数曲线可看出性能系数也在上升，但它的上升趋势比较平缓。说明制热量的变化趋势要快于输入功率的变化趋势，热泵机组能够以较高的性能运行。

　　

　　图 4 为 Maxplus II 环境下仿真结果。仿真结果表明，所设计 99. 99 数字秒表电路可正常工作。编程下载后， 将 CL K 接固定频率的信号， CLR 和PAUSE 分别接两个开关。将 74LS160 的输出端QD、QC、QB 和 QA 分别接不同的发光二极管以显示各个计数状态，或通过显示译码器接数码显示。显示结果验证了所设计电路能够正常计数。通过CLR 和 PAUSE 开关对电路工作状态进行控制实验，测试结果表明所设计控制单元电路能实现相关的控制功能。

　　

　　3. 2、制冷工况下 ：保证中水源热泵机组冷凝器侧进

　　水温度相同进行测试。图 5、6、7 分别为制冷工况下制冷量、输入功率和制冷性能系数的变化曲线。由图 5 可以看出，在冷凝器进水温度相同条件下，制冷量随蒸发器出水温度的上升而增大 ;在蒸发器出水温度不变时，机组制冷量随冷凝器进水温度上升而减小趋势很明显。但机组的制冷量随冷凝器进水温度的变化的过程中，其变化趋势的大小是不同的，从图中可看出 20～22 ℃的变化趋势要比 22～24 ℃的趋势要快一些。可见 ：中水温度的变化对热泵机组的制冷量产生十分重要的影响。由图 6、7 可以看出 ：在蒸发器出水温度不变的情况下，随着冷凝器进水温度的上升，机组的输入功率上升，制冷性能系数下降 ;在冷凝器进水温度不变，蒸发器出水温度上升时，输入功率增大缓慢，增长幅度低于制冷量上升幅度，因此，制冷性能系数呈现逐渐增加的趋势。

　　

　　

　　

　　4、结论

　　4. 1、对于供暖期较长的内蒙古地区来说，由于中水的温度高于同季节地表水、地下水的水温，中水更适合作为热泵机组的冷源。

　　4. 2、中水作为热泵的冷热源时，各种工况下热泵机组均能在较高的性能下运行，可以达到节能减排的目的。

　　4. 3、该实验研究为内蒙古地区中水源热泵的应用提供了有价值的数据。