南京理工大学数字计时器实验报告.docx

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南京理工大学数字计时器实验报告

电子电工综合实验报告

——数字计时器

一.实验内容。

1.应用CD4511BCD码译码器﹑LED双字共阴显示器﹑300Ω限流电阻设计﹑安装调试四位BCD译码显示电路实现译码显示功能。

2.应用NE555时基电路、3KΩ、1KΩ电阻、0·047UF电容和CD4040计数分频器设计，安装，调试秒脉冲发生器电路（输出四种矩形波频率f1=1HZf2=2HZf3≈500Hzf4≈1000Hz）。

3.应用CD4518BCD码计数器、门电路，设计、安装、实现00′00″---59′59″时钟加法计数器电路。

4.应用门电路，触发器电路设计，安装，调试校分电路且实现校分时停秒功能（校分时F2=2Hz）。

设计安装任意时刻清零电路。

5.应用门电路设计、安装、调试报时电路59′53″，59′55″，59′57″低声报时（频率f3≈500Hz）,59′59″高声报时（频率f4≈1000Hz）。

整点报时电路。

H=59′53″·f3+59′55″·f3+59′57″·f3+59′59″·f4

6.联接试验内容1.—5.各项功能电路，实现电子计时器整点计时﹑报时、校分、清零电路功能。

二.实验要求。

设计正确、布局合理、排线整齐、功能齐全。

三.器件引脚图及功能表。

1、NE555:

功能表引脚图

2、CD4040：

引脚图

3、CD4518：

功能表

引脚图

4、CD4511：

功能表

引脚图

5、74LS00：

功能表

引脚图

6、74LS20：

功能表

引脚图

7、74LS21：

功能表

引脚图

8、74LS74：

功能表

引脚图

9.LED双字共阴显示器

四.电子计时电路器逻辑图；

五.电子计时器电路引脚接线图.

六.各单元原理图及设计过程：

1、脉冲产生电路

设计方法：

由NE555连接成为自激多谐振荡电路，输出为周期矩形波，后经CD4040分频得到所需频率脉冲。

逻辑图：

2、计时电路

设计方法：

计时电路的计数器，采用二－十进制加法计数器CD4518来实现。

秒个位的控制电路：

1Hz时钟输入到EN端，清零信号输入到CR端，CLK端接D触发器的Q非端，目的是为了在校分时停止计时。

秒十位的控制电路：

EN端接受来自秒个位的进位信号，CLK端接低电平，CR端电路控制秒十位的清零。

分个位的控制电路：

EN端接受校分电路的总输出信号，实现快速跳动校分，CLK端接低电平，CR端接清零信号。

分十位的控制电路：

EN端接受来自分个位的进位，CLK接低电平，CR端电路控制分十位的清零。

当分和秒的个位从9变为0时反馈给十位进行进位,当秒十位从5变为6时自反馈清零，并且反馈给分个位进行进位，分十位也有从5到6的自反馈清零。

逻辑图：

3、清零电路

设计方法：

电路应具有任意状态清零的功能，即当清零时两片CD4518的4个R端应接受到高电平信号从而进行清零。

在设计计时电路时已预留清零信号输入端，个位应得到高电平，十位应得到低电平，从而保证R端都是高电平，进而实现任意状态清零。

开关接0时，电路正常工作，开关接1时，十位清零信号为0,个位清零信号为1,到达R端都是1,实现清零功能。

逻辑图:

4、校分电路.

设计方法：

设置一个开关，当开关打到“0”档时，计数器正常计数；当开关打到“1”档时，分计数器可以进行快速校分,2Hz的脉冲正好送到分个位的EN端，使得分位的数字能以0.5秒/次的速度快速跳动，从而实现校分，而秒十位的进位信号并没有传送到分个位，因此不能实现进位。

将原本接地的秒个位的CP端接到74LS74的

端，校分开关打到“1”档时，相当于秒个位的CP端接高电平，这样秒个位就不计数，即保持秒钟不动。

逻辑图：

5、报时开关

设计方法：

设S为进入蜂鸣器的信号，则S的表达式可写为：

S=59′53″·f3+59′55″·f3+59′57″·f3+59′59″·f4

=59′53″（2″·f3+4″·f3+6″·f3+8″·f4）

=T（QBf3+QCf3+QBQCf3+QDf4）

=T·QBf3·QCf3·QDf4

其中，T为时刻59′51″,二进制序列为0101100101010001,其中为1的有7位，即4A、4C、3A、3D、2A、2C、1A，QB、QC、QD即秒个位的B、C、D端。

当S信号为1时，蜂鸣器即可进行三低一高的整点报时。

逻辑图：

6、显示电路

设计电路：

译码器选用CD4511，显示器选用共阴双字显示器。

四线七线译码器CD4511的

，

分别接高电平，LE端接低电平，此时器件处于译码状态。

电路连接过程中将CD4518计数器输出QA，QB，QC，QD与译码器CD4511的输入A，B，C，D对接。

由于LED数码管实际上是一组发光二极管，因此将译码器的输出a，b，c，d，e，f，g分别与数码管的相应端对接。

连接CD4511与显示器时，应当在两者的管脚之间串上

的电阻，用来限流。

逻辑图：

七.创新设计及总结.

1.要做好实验，首先要熟悉电路图，了解每一个模块的功能，熟悉所使用的器件的功能表和引脚图，把每一个引脚的功能了解清楚也便在实验出现错误时检查出错误，快速的找到错误点。

2.本次实验的接线较多，不可盲目的放置器件，要合理的布线。

对于原器件的输入与输出端一定要搞清楚，先连接输入端再连输出端一定不能随意的接线，否则可能出现陋线的情况，不好检查错误。

3.实验中有很多的元件需要接电源的正负极，应该使用就近原则，把每个电流端并联起来，这样保证每一个器件都能就近接电源的正负极，使布局好看。

4.实验中，难免会发生接线错误，导致led出现乱码，这时候可以根据led显示的乱码，分析一下BCD码，找到电路中的出现错误的大致位置。

5.在本实验中，应该大致把电路分成三大块，信号发生器电路一块，计数器显示器校分器电路一块，蜂鸣电路报时器一块，首先连接电路的最重要的计数器显示器校分器电路这一块，连接好后使用自动的脉冲进行校验，保证此次电路的正确性，其次连接信号发生器电路，再次信号发生器电路与连接好的电路接起来代替自动脉冲，如果不能显示正确的BCD码则表明信号发生器电路出错，检查信号发生器电路，并以此类推，把蜂鸣电路接起来。

这样方便我们快速的检查错误，在实际动手过程中常常会发生一些料想不到的问题，我们应该平心静气，磨刀不误砍柴功，仔细在头脑中模拟一下实际操作的场景，以便能在实际中快速的完成实验。