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。