数字计时器设计

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1、数字计数器 0704240217 胡楷数字计时器设计姓名：胡楷学号：0704240217专业：电子科学与技术指导：电子技术中心时间：2009年9月5日目录1. 实验目的。2. 设计内容简介。2.1设计电路的功能2.2 设计数字钟的功能要求3. 实验原理。3.1设计原理3.2具体的原理框图3.3对计数器的工作原理进行说明 3.3.1脉冲发生器 3.3.2计时电路 3.3.3译码显示电路 3.3.4报时电路 3.3.5校分电路 3.3.6清零电路4. 遇到的问题及解决方法。4.1装调方法 4.1.1连接调试方法 4.1.2布线原理4.1.3导线连接顺序5. 实验中的收获及体会6.附录 6.1电路连

2、接总图 6.2 元件清单 6.3 芯片引脚图 6.4 参考文献 一 实验目的(1)掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。(2)学会单元电路的设计方法。三 设计内容简介1.设计电路的功能运用所学集成电路的工作原理和方法，学会在单元电路的础进行小型数字系统的设计。要求设计一个数字计时器，可以完成0分00秒9分59秒的计时功能，并在控制电路的作用下开机清零、快速校分、整点报时功能。2.设计数字钟的功能要求2.1 设计脉冲发生电路，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；2.2 设计报时电路完成0分00秒9分59秒的计时功能。2.3 设计校分电路，在任何时刻拨动校分开关，可进行快速校分

3、。2.4 设计清零电路2.4.1 具有开机自动清“0”；2.4.2 任何时刻，可以实施手动清“0”； 2.5设计仿电台报时电路，计时器从9分53秒开始报时，每隔一秒发一声，先发三声低音再发一声，即9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音(1KHZ),9分59秒发高音（2KHZ）。 2.6系统级联调试，将上述电路进行级联完成计时器的所有功能； 2.7可增加数字计数器附加功能。2.8 按规范要求写出完整的设计论文。四实验原理 1.设计原理：电路有振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路和报时电路组成。振荡器产生的脉冲信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送计时器，计时器通过“时”、“分”、“秒”

4、译码器显示时间。校分电路实现对“分”上数值的控制，而不受秒十位是否进位的影响，报时电路通过1KHZ或2 KHZ的信号和要报时的时间信号进行“与”的运算来实现的定点报时的，通过两个不同频率的脉冲信号使得在不同的时间发出不同的响声。 2.具体的原理框图 显示器显示器显示器显示器分频器分计数器秒十位计数器秒个位计数器 清零电路仿报时电路译码器译码器计数脉冲译码器二分频校分电路1HZ2HZ1KHZ、2KHZ 3.对计数器的工作原理进行说明3.1 脉冲发生器 脉冲发生电路时为计时电路提供计时脉冲的，因为设计的是计时器，所以需要产生1HZ的脉冲信号。这里可以采用石英晶体振荡器和分频器构成。 具体电路可由频

5、率为f=32768HZ=215 HZ的晶振和14位二进制串行分频器CD4060实现。 CD4060最大分频系数是214 ，即，则从CC4060上获得脉冲信号的最小频率为，为了得到秒脉冲信号，还需要经过一个二分频电路，二分频电路可以由触发器构成。原理图如下：3.2计时电路 计时电路中的计数器，可以采用二-十进制加法计数器CD4518和四位二进制加法计数器74161来实现。电路图如下：3.3译码显示电路 译码器可以采用无需外加上拉电阻的四线-七线译码器7448来驱动共阴显示器。3.4 报时电路 需要在某时刻报时，就将该时刻输出为“1”的信号作为触发信号，选通报时脉冲信号，进行报时。电路图如下 3.

6、5校分电路 设置一个开关，当开关打到“正常”档时，计数器正常计数；当开关打到“校分”档时，分计数器可以进行快速校分，即分计数器可以不受秒计数器的进位信号控制，而选通一个频率较快的校分信号进行校分。校分电路参考原理图如下图：3.6 清零电路 设计一个清零电路，使之具有开机清零和不掉电清零两种清零功能:开机清零是指在电路刚刚上电时可以使所有的计数器自动复位，即从零开始工作；不掉电清零是指在电路正常工作时，按动清零开关，使计数器全部回零。清零电路参考原理图如下：五遇到的问题及解决方法 5.1 装调方法 5.1.1连接调试方法 按照信号的流向分级安装逐级级联，先把电路分为几个小部分，按照信号的流向一部

7、分一部分的连接，连好一部分后先进行调试，调试成功后，继续连下一级，一级一级的连接，就这样先连接后调试的原则进行。5.1.2布线原理 平行布线：导线不宜太长，最好贴近底板在器件周围走线；切忌跨越器件上空和网状；布线，布局应整齐、规范、美观。5.1.3导线连接顺序 先在面包板上固定好“1”电平; “0”电平；每个芯片使用时，应先接VCC，VSS两端 ；按信号流向顺序对子系统逐一布线，逐级级联。 六实验中的收获及体会 刚拿到一堆元器件时不知道从哪里入手，后来老师拿了一个模版拿来参考，看后就知道如何下手了。先是把芯片贴在面包板上然后连线刚开始连线时还感觉蛮轻松的，到后来线多了的时候就感觉到一片麻，看的

8、让人眼花缭乱。到最后甚至架起了高架桥。经过这次连线对我的启发很大：连线的时候要心平气和，不要遇到点问题就感到心烦意乱的，这样会使问题更糟。特别值得一题的是在贴上芯片后第一步就是把芯片的电源和地接上，不然到后来线多时就搞忘了。导线的颜色上选择也有很大的讲究，如果选择好了，对后来线多时就比较好识别了。我是按照高电平用橙色，低电平用褐色导线，这样检查时就一目了然了。本次试验经过了三天的时间，前两天设计电路图，并且在软件上模拟，并且了解各种芯片的功能以及管脚分布，做到心里有数。第三天就是进实验室连接实物图。通过前两天的准备电路图是没问题了，但在布局连线时遇到了麻烦，在老师的帮助下一一解决了。在连接最后

9、一部分电路校分电路时遇到了麻烦，原本准备的校分电路图在软件上运行可以实现，可是为什么实物连接不行呢，后来找老师来解决，原来在校分电路中原本不需要加消颤电路的，我加入了消颤电路，导致电路行不通。最终经过自己的努力完成了电路的所有功能，虽然在这过程中遇到了不少坎坷，但回过头来看自己的付出有了收获，心里觉得还是美滋滋的。这次实验的内容比较多，要设计的数字计时器可以说是比较综合的课题，要求我们对数字电路要有一定的认识，并且还要能够设计出电路。在这次试验中，我遇到了很多难题，心里总感觉自己掌握了理论知识就可以简简单单的设计出来。在做的过程中我才明白实践中要考虑的因素比理论上的要多得多。幸好在细心的检查之

10、后都迎刃而解，但心理也受到了一定得打击，明白了理论联系实际的重要性，要动手和动脑相结合。设计不仅靠的是理论，更大程度上还靠耐心，细心和信心。 这次实验也是我看到了数字电路在生活中的广泛应用。几块小小的芯片组合起来就能够做 出不同的实用的东西，实在是让我感到惊喜，也在一定程度上激发了我的兴趣。 附录一 电路连接总图二 元件清单名称型号数量晶体振荡器 f固=32768HZ 1个分频器CD40601片D触发器74LS741片BCD码计数器CD45181片四位二进制计数器74LS1611片译码器CD45113片显示器型数码管 单管共阴CED七段字3片 与非 74LS002片与门74LS212片或门 74LS321片非 CD40691片电阻30021个10K 2个22M1个电容22uf2个10pf1个蜂鸣器1个三 芯片引脚图 【参考文献】1.王建新 姜萍 编著的电子线路实践教程科学出版社 。2.蒋立平 编著的数字逻辑电路与系统设计电子工业出版社 。 电工电子综合实验（二）