74ls160設計數字秒表方案匯總（二）

　　數字秒表是一種常用的計時工具，以其價格低廉、走時精確、使用方便、功能多而廣泛應用于體育比賽中。下文介紹了如何利用中小規模集成電路和半導體器件進行數字秒表的設計。本設計中數字秒表的最大計時為 99. 99s，分辨率為 0. 01s，數碼管顯示，具有清零、啟動計時、暫停及繼續計時等功能。當計時停止時，秒表保持所計時間直至被清零復位。本設計由四個 74LS160 計數器實現計數功能，一個555 定時器產生 100 Hz 脈沖，四個數碼顯像管顯示計時，再加兩個控制開關，一個控制啟動和暫停，另一個控制清零。

　　1、數字秒表的工作原理

　　電子秒表要求能夠對時間進行精確記時并顯示出來，因此要有時鐘發生器，記數及譯碼顯示，控制等模塊，系統框圖如下 ：

　　1. 1 秒信號發生器

　　利用 555 定時器構成的多諧振蕩器產生秒脈沖發生器。由于 555 定時器的比較器靈敏度高，輸出驅動電流大，功能靈活，再加上電路結構簡單，計算比較簡單。利用 555 定時器構成的多諧振蕩，在電路中我們選擇數據如下 ： C = 1 uF， R1 = R2 。利用公式 ： f = 1/ （ R1 + 2 R2） Cl n2根據 設 計 要 求， 需 要 精 確 到 0. 01s， 故 f =100Hz，帶入上式得 ：R1 = R2 = 4. 8 KΩ。在 Multisim環境下的原理圖中，取 R1 = R2 = 4. 7 KΩ，并且在 R1支路串聯一個 1 KΩ的電位器，來調節脈沖信號的精度。此信號從 555 定時器的 3 引腳 OU T 端輸出，送到計數器 74LS160 的脈沖輸入端 CP，作為計時脈沖。

　　1. 2 計數進位部分

　　利用 74LS160 同步十進制加法計數器實現計數功能。這個計數器是十進制的，在設計時電路比較簡單。而且可以實現清零功能， EP， ET，可以實現保持功能。可以很方便的實現清零，開始，暫停和繼續這四個功能。具體電路原理如圖 2 所示。

　　1. 3 譯碼及顯示電路

　　將秒計時器 74LS160 的 4 個輸出端 QD、QC、QB 和 QA 分別對應接至譯碼器 74LS48 的輸入端，譯碼后的輸出端接至共陰級 7 段數碼管的 a～g 端，則顯示器將進行 0～9 十進制數字顯示。我們在Multisim 環境下繪制原 理 圖 的 過 程 中， 選 用 將74LS48 和 7 段數碼管合二為一的 DCD -HEX。

　　1. 4 控制電路

　　采用J1 和 J2 這樣 2 個開關，實現相關的控制功能。J1 接高電平時，與非門 U4A 打開，時鐘脈沖送入計數器進行計數顯示 ;J1 接低電平時，與非門U4A 被封鎖，計數器保持原來計數狀態暫停計數。J2 接高電平時，計數器正常計數 ;J2 接低電平時，所有計數器清零，實現清零復位的功能。

　　2、Multisim 環境下的原理圖與仿真

　　電路的四個 74LS160 計數器從右往左，分別為0. 01s，0. 1s，1s，10s 的計數器。同時四個計數器都為十進制。每個計數器均有四個接口接到后面的顯示電路的 QD、QC、QB 和 QA。74LS160 具有自啟動，避免電路進入死鎖狀態。顯示電路由四個七段譯碼顯示管組成，并由數字電子實驗箱集成。整個電路由 555 定時器產生 100Hz 時鐘信號，對電路進行時鐘控制。邏輯開關由高低電平控制電路的開始暫停以及復位清零。當開關J1 處于高電平時，電路正常計數 ;轉換為低電平時開始暫停保持 ;再次換為高電平繼續計數。開關J2 處于高電平時，電路正常工作 ;處于低電平時，電路清零復位。Multisim 環境下數字秒表總電路原理圖如圖 2。

　　3、Maxplus II 環境下的原理圖與仿真

　　圖 3 為 Maxplus II 環境下的原理圖。CL K 接100Hz 的時鐘脈沖，為了方便觀察結果，實驗中設置的頻率可高于 100Hz。CLR 是清零按鈕。PAUSE是暫停繼續按鈕。74LS160 的輸出端 QD、QC、QB和 QA 從 0000 到 1001 從圖 2 可以看出在中水進水溫度相同的條件下，熱泵機組制熱量隨冷凝器出水溫度的上升有所降低，而且蒸發器側中水進水溫度的上升時，制熱量隨之上升的比較明顯。并從圖中知，在蒸發器側中水溫度從 13 ℃上升到 15 ℃時，制熱量的變化速度要小于從 15 ℃上升到 17 ℃的過程，說明蒸發器側中水進水溫度愈高對制熱量越有幫助。

　　圖 3 可知 ：在蒸發器側中水進水溫度不變的情況下，隨著冷凝器出水溫度的上升，機組的輸入功率呈明顯上升的趨勢，結合圖 2 中表現的制熱量下降的趨勢，導致了圖 4 中制熱性能系數下降 ;在冷凝器出水溫度不變時，隨著蒸發器側中水進水溫度的上升，輸入功率呈緩慢增大的趨勢，機組的制熱量也在增大，對應制熱工況下的性能系數曲線可看出性能系數也在上升，但它的上升趨勢比較平緩。說明制熱量的變化趨勢要快于輸入功率的變化趨勢，熱泵機組能夠以較高的性能運行。

　　圖 4 為 Maxplus II 環境下仿真結果。仿真結果表明，所設計 99. 99 數字秒表電路可正常工作。編程下載后， 將 CL K 接固定頻率的信號， CLR 和PAUSE 分別接兩個開關。將 74LS160 的輸出端QD、QC、QB 和 QA 分別接不同的發光二極管以顯示各個計數狀態，或通過顯示譯碼器接數碼顯示。顯示結果驗證了所設計電路能夠正常計數。通過CLR 和 PAUSE 開關對電路工作狀態進行控制實驗，測試結果表明所設計控制單元電路能實現相關的控制功能。

　　3. 2、制冷工況下 ：保證中水源熱泵機組冷凝器側進

　　水溫度相同進行測試。圖 5、6、7 分別為制冷工況下制冷量、輸入功率和制冷性能系數的變化曲線。由圖 5 可以看出，在冷凝器進水溫度相同條件下，制冷量隨蒸發器出水溫度的上升而增大 ;在蒸發器出水溫度不變時，機組制冷量隨冷凝器進水溫度上升而減小趨勢很明顯。但機組的制冷量隨冷凝器進水溫度的變化的過程中，其變化趨勢的大小是不同的，從圖中可看出 20～22 ℃的變化趨勢要比 22～24 ℃的趨勢要快一些。可見 ：中水溫度的變化對熱泵機組的制冷量產生十分重要的影響。由圖 6、7 可以看出 ：在蒸發器出水溫度不變的情況下，隨著冷凝器進水溫度的上升，機組的輸入功率上升，制冷性能系數下降 ;在冷凝器進水溫度不變，蒸發器出水溫度上升時，輸入功率增大緩慢，增長幅度低于制冷量上升幅度，因此，制冷性能系數呈現逐漸增加的趨勢。

　　4、結論

　　4. 1、對于供暖期較長的內蒙古地區來說，由于中水的溫度高于同季節地表水、地下水的水溫，中水更適合作為熱泵機組的冷源。

　　4. 2、中水作為熱泵的冷熱源時，各種工況下熱泵機組均能在較高的性能下運行，可以達到節能減排的目的。

　　4. 3、該實驗研究為內蒙古地區中水源熱泵的應用提供了有價值的數據。