《电工电子综合实验10846》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子综合实验10846（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信一班 0704220134 李静 电子电工综合实验实验报告 多功能数字计时器设计院 系：电子工程与光电技术学院专 业：通信工程 指导老师： 完成时间：2009.9目 录1.实验目的 2.设计内容简介 3.设计要求 4.设计电路原理图5.电路逻辑原理图及工作原理6.各单元电路原理及逻辑设计6.1秒信号发生器 6.2计时电路 6.3清零电路 6.4校分电路 6.5报时电路 6.6起停原理及电路图 6.7总电路图 7.电路安装及调试说明8.实验感想 9.附录 9.1工具及器件清单 9.2各元件的引脚图及功能表 10.参考文献 1.实验目的：1) 掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。2) 学会单
2、元电路的设计方法。2.设计内容简介：本实验采用中小规模集成电路设计一个数字计时器。数字计时器是由脉冲发生电路，计时电路，译码显示电路，和控制电路等几部分组成。其中控制电路由清零电路，校分电路，和报时电路组成。3.设计要求：1) 设计一个脉冲发生电路，为计时器提供秒脉冲、为报时电路提供驱动蜂鸣器的脉冲信号。2) 设计一个计时电路，完成0分00秒9分59秒的计时功能。3) 设计报时电路，使数字计时器从9分53秒开始报时，每隔一秒发一声，共发三声低音，一声高音；即9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音（频率1kHz），9分59秒发高音（频率2kHz）4) 设计校分电路，在任何时候，拨动校分开关，可
3、进行快速校分5) 设计清零电路，具有开机自动清零功能，并且在任何时候，按动清零开关，可以进行计时器清零。6) 系统级联调试，将以上电路进行级联完成计时器的所有功能。7) 可增加数字计时器附加功能，例如数字计时器定时功能、电路起停功能、电路采用动态显示等。4.设计电路原理图5.电路逻辑原理图及工作原理工作原理：由振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器记满60后向分计数器进位。计数器的输出经译码器送显示器。记时出现误差时可以用校时电路进行校分，校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展。6. 各单元电路原理及逻辑设计6.1秒信号发
4、生器秒信号发生器提供计时电路的时钟并为报时电路提供驱动信号。为提供较为精确的秒脉冲信号，采用32768Hz的石英晶体多谐振荡器作为脉冲信号源。分频器CD4060最高可实现214分频，即最低频率端Q14的脉冲信号频率为2Hz，因此增加一个D触发器实现的倍频器来产生1Hz的秒脉冲信号。将D触发器的端与D端扭接在一起实现倍频器，则Q端的输出信号即为1Hz的秒脉冲信号。报时电路所需要的1KHz，2 KHz的脉冲信号由4060的管脚Q4和管脚Q5提供。所用器件：32768Hz晶体管、22M电阻、20PF电容、10 PF电容、4060、74LS74。原理图：6.2计时电路 该电路是本实验基础电路中的关键电
5、路，由分计数器、秒十位计数器、秒个位计数器构成。分计数器和秒十位计数器直接用CD4518BCD码计数器实现十进制计数功能；秒十位计数器为六进制计数器，将74LS161做成一个从00000101的模六计数器实现。连接时，秒脉冲电路产生的秒脉冲信号送入秒个位计数器（CD4518A）的EN端，秒个位单元中的输出1Q4通过一非门接入74LS161的时钟端作为时钟信号完成个位与十位的级联（接非门是因为161的CLK是上升沿触发，而1Q4在90的跳变时是下降沿 “1001”“0000”）。做秒十位记数时，用反馈置位法，2Q1和2Q3通过一与非门接入置数端同时数据输入端均接地，实现模六功能。将计数位2Q3作
6、为驱动信号送入分计数器（CD4518B）的EN端，则数字计数器整体的计数功能即可实现。显示电路采用三片CD4511显示译码器和三个七段共阴显示字，电路从0分00秒计到9分59秒，译码显示电路用三片四线七线译码器CD4511进行译码，而采用共阴极七段LED数码管进行循环显示。CD4511的输入接到相应计数器的输出，而它的输出端与数码管的相应端相连，数码管通过300的电阻接地。所用器件:4518、74LS161、74LS00、CC4511、CC4069、300电阻、LED数码显示管。原理图：6.3清零电路 该电路具有开机清零和控制清零功能。其中秒个位和分位的清零端即CC4518的管脚7和15（高电
7、平有效）接在第一个非门之后，秒十位74LS161的清零端即管脚1（低电平有效）接在第二个非门之后。刚开机时，由于电容上的电压不能突变，电容两端为低电平，经过第一个非门输出高电平，接到CC4518的管脚7和15，实现秒个位和分位的清零。在经过第二个非门输出低电平，接到74LS161的管脚1，实现秒十位的清零。按下开关后，电容被短路，第一个非门的输入端为低电平，两个非门的输出端分别为高电平和低电平，原理同上，实现控制清零功能 （异步清零）。所用器件：CC4069、10K电阻、22F电容。原理图：6.4校分电路 当校分电路打到“正常”状态时，计数器正常计数；当开关打到“校分”状态时，秒个位和秒十位正
8、常计数，分位进行快速校分，即分计数器可以不受秒计数器的进位信号的控制。校分电路的工作原理是：当校分开关在“1”电平，与非门2被选通，与非门1被封锁，秒进位产生的脉冲送至分计数器的时钟端；当开关打在“0”电平时，与非门1被选通，与非门2被封锁，校分信号送至分计数器的时钟端。由于校分电路的信号直接送到分计数器的时钟端，开关的颤动产生的脉冲会导致分计数器的触发，从而影响校分功能，所以对校分开关应加一个RS锁存器构成消颤开关。原理图：6.5报时电路 用需要报时的时刻所对应的计数器的输出作为触发信号来驱动蜂鸣器报时，因为需要在9分53秒、9分55秒、9分57秒各报出一个低音，在9分59秒报出一个高音。具
9、体设计过程如下：将各时刻各位对应的二进制码作如下图的比较：时间（DEC）分位（BIN）秒十位(BIN)秒个位（BIN）9:531001010100119:551001010101019:571001010101119:591001010110011将秒个位的3（0011）、5（0101）、7（0111）取或，通过卡诺图的化简可得应该从秒个位取1Q1（1Q2+1Q3）2将1中所得结果和分位的9（1001）与再和秒十位的5（0101）与，所得的结果和1KHz的信号与就可得到在9分53秒、9分53秒、9分57秒报出低音的驱动信号。3将分位的9（1001）和秒十位的5（0101）与再和秒个位的9（10
10、01）与再和2KHz的信号与就得到在9分59秒报出高音的驱动信号。4将2和3中得到的信号取或，就可以得到最终的报时驱动信号。所用器件：74LS21、74LS32、蜂鸣器、三极管。原理图：电路连接图如下：所用器件：74LS21、74LS32、蜂鸣器、三极管。6.6起停原理及电路图自动起停就是在某一个设定时刻自动停止，在设定好的一定时间后，记时又自动重新开始，在此过程中无须人工干预。此次自动起停功能具体设计为：在7分37秒自动停止5秒后又重新开始计数。根据74161的功能表，当没到设定的停止时间时，LOAD一直是“0”信号输入，使得在置数输入端预置的0111置数至端，由端与1Hz求与后输入秒个位的
11、CP端，正常计数。直至7分37秒，“1”信号输入LOAD，74161在1Hz的脉冲信号下，0111，1000，1001，1010，1011计数，端输出“0”信号，1Hz的信号无法进入秒个位的信号端，正好五秒的等待，端重新输出为“1”。完成自动起停功能。原理图：（其中最终输出端连到秒个位的CP时钟端）。6.7总电路图7.电路安装及调试说明1) 显示器显示的8没有显示完全？解决方法：从译码器的输出端用导线直接接到显示器的输入端，发现没有出现这个问题，说明通过电阻所接的线有断路，换了线之后，回复正常。2) 脉冲信号输入时，显示器始终是8，没有任何变化？解决方法：首先测试脉冲信号发生器是否有信号产生，
12、发现发生器工作正常，然后检查计数器有没有正常工作，发现计数器也是正常工作，然后再检测译码器，发现它没有正常工作，原因是：、没有接高电平，没有接低电平，修正之后，其正常工作了。3) 蜂鸣器在9分51就开始报时了，报时过早。解决方法：检查计数器输出端的接法，发现其中有根线接错了！调整位置后又恢复正常。8.实验感想在这次实验中，我学到很多东西，加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力，刚开始做实验的时候，发现完全不知道怎样动手，在老师的指导下才有些头绪，中午回寝室把实验原理理解清楚后，发现这个实验其实挺简单的，下午再去做的时候，已经快好多，因为我已经对实验原理了然于胸，虽然我的速度不是最快的，
13、但一步步的连线，我不着急，因为欲速则不达，保证自己连上去的每根线都是正确的，节约了检查时间。无论是学习还是实验，提前预习是非常重要的，它让你对知识点有个详细而系统的了解，也让提前为实验准备资料以及相关的书籍。十分感谢钟德荣老师在本次实验对我的悉心指导。9.附录 9.1工具及器件清单 工具：剪刀、镊子、剥线钳 元器件清单：名称型号数量显示字共阴3译码器CC45113BCD码计数器CC45181四位二进制计数器74LS1612分频器CC40601D触发器74LS741非门CC40691二入与非门74LS002四入与门74LS215二入或门74LS321晶振32768Hz1三极管（NPN）3DG61蜂鸣器1电容10p120p122u1电阻3303470110k322M19.2各元件的引脚图及功能表引脚图： 功能表：CC4518逻辑功能表输入输出CrCPEN清零10000计数01BCD码加
