1、电工电子综合实验2实验报告电工电子综合实验报告题目：多功能数字计时器设计指导：电子技术中心完成时间：2013.09.06目录 1. 电路功能设计要求介绍 2. 电路原理简介 3. 单元电路设计 3.1 脉冲发生电路 3.2 计时电路 3.3 译码显示电路 3.4 清零电路 3.5 校分电路 3.6 仿电台报时电路 4.总电路图 5.电路调试和改进意见 6.实验中遇到的问题、出现原因及解决方法 7.实验体会 8.附录 8.1 元件清单 8.2 芯片引脚图和功能表 9.参考文献 1. 电路功能设计要求介绍设计制作一个0分00秒9分59秒的多功能计时器,设计要求如下：1) 设计一个脉冲发生电路，为计
2、时器提供秒脉冲（1HZ），为报时电路提供驱动蜂鸣器的高低脉冲信号（1KHZ、2KHZ）；2) 设计计时电路：完成0分00秒9分59秒的计时、译码、显示功能；3) 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，可以对计时器进行手动清零。4) 设计校分电路：在任何时候，拨动校分开关，可进行快速校分。（校分隔秒）5) 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）；6) 系统级联。将以上电路进行级联完成计时器的所有功能。7) 可以增加数字计时器附加
3、功能：定时、动态显示等。2. 电路原理简介数字计时器由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路、校分电路、清零电路和报时电路这几部分组成。其原理框图如下：3.单元电路设计3.1脉冲发生电路振荡器是数字钟的核心。采用石英晶体构成振荡器电路，产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经过分频器输出标准秒脉冲（1HZ）。 分频器的功能主要有两个：一是产生标准秒脉冲（1HZ）。 二是提供功能扩展电路所需驱动脉冲信号（1KHZ、2KHZ）。 电路分析：采用晶体的固有频率为32768HZ=215HZ；而分频器CC4060内部所含的分频接口为Q1Q14，所以经过CC4060分频后的最大频率(Q1)为： 3
4、27682=16384HZ 经过CC4060分频后的最小频率（Q14）为： 327682 14=2HZ所以要产生标准秒脉冲（1HZ） 需要经过CC4060分频得到2HZ的后再经过一个D触发器（74ls74）即可得到一个1HZ的脉冲；提供功能扩展电路所需驱动脉冲信号1KHZ即可从分频器CC4060的Q5端口接出，2KHZ即可从分频器CC4060的Q4端口接出。该部分的仿真电路图如下所示： 注：当连接完电路时，需要检查CC4060的Q14端口输出的是否为2HZ以及74ls74的输出端口输出是否为1HZ；检查方法为：将万用表打到直流电压10V档，然后黑表笔接地，红表笔接CC4060的Q14端口或者7
5、4ls74的9号管脚，若万用表指针来回晃动，则可进行接计时电路。3.2 计时电路计时电路包括秒个位，秒分位以及分位三部分。连接顺序为先进行秒个位的连接，当秒个位能够顺利完成19的计时时，即可开始秒十位的连接；当秒十位能够顺利完成15的计时时，即可开始连接分位。电路分析：由于CC4518为BCD码加法计数，而秒个位和分位均需要从1计到9，所以这两位用CC4518非常方便；而秒十位只需从1计到5，所以我们用74ls161，当它从0001计到0101时同步置数端,将它同步置为0000.该部分的仿真电路图如下所示：注：图中的“1”、“0”是暂时接“1”与“0”，因为当后面连接了清零、报时、校分电路后，
6、它们将有所改变。3.3 译码显示电路译码器 CC4511 显示器 共阴LED七段字型数码管： 该部分的电路图为：注：该实验所需的3个译码器均为此连接方法，注意CC4511的3、4管脚需一直连接高电平，5号管脚需一直连接低电平。3.4 清零电路该部分的仿真电路图为：注：清零时：开关闭合；正常计数时：开关断开。CD4518和74ls74的清零端原先接的“0”，“1”应该断开，和此时的清零电路相连接。3.5 校分电路该部分的仿真电路图为：注：校分时：开关闭合；正常计数时：开关断开。CD4518的CP端原先接的“0”应该断开，和此时的校分电路相连接；2号与非门的另一端既可接74ls161的置数端，也可
7、接74ls161的Qc端（12号管脚）。3.6 仿电台报时电路该部分的仿真电路图为：注：由于报时均在9分50秒以上，所以该报时电路1号与门的连接方式为9分50秒；2KHZ与1KHZ分别接CC4060的7号管脚和5号管脚。4.总电路图5.电路调试和改进意见电路调试：首先按下清零电路的开关，当3个显示译码器均显示“000”时，说明清零电路连接正确，即可断开清零开关，让其由“000”开始计数；当计到9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音，9分59秒发高音时，说明报时电路连接正确；当计到9分59秒时，译码器又重新跳回“000”开始计数，说明电路计数周期正确；最后检查校分电路，当闭合校分电路开关时，显
8、示译码器的分位开始以2HZ的频率逐位跳动计分，断开则正常计数，说明校分电路连接正确。改进意见：电路安装前应该先把面包板的各个横通孔用导线连好，并且统一用红线代表电源线，用黑线代表地线，连接完成后应该接上电源用万用表测试各插孔以确保整块板子上无漏掉的插孔以免影响后面的安装工作。电路安装过程中需要注意对照各元器件的功能表和引脚图，将应该与电源相连接的或者与地线相连接的脚均用红线或者黑线插好，使各个元器件处于正常工作状态，以免影响后面的插线工作，影响实验的效率。除此之外，安装时还要耐住性子，不要因为导线过多而变得不耐烦，不认真，这就犯了该实验的一大忌，只有认认真真地做好每一步才能顺利地完成电路安装工
9、作，为了使电路美观且各个功能容易识别，应该一个功能用一种颜色的导线连接。6.实验中遇到的问题、出现原因及解决方法首先：当秒个位计时电路接完之后，接入电源和脉冲，电路不能正确计时。检查后发现芯片的使能端没有接完整，经过查功能表，将使能端接入电路之后，秒个位电路能正常工作。其次，秒十位电路不能正常工作。我自己先检查了一下电路，发现有几个接电源和接地的引脚接错了，但改正后发现还是不对。经老师指导后，发现是我的译码器4511和计数器74161坏了，更换过后，可以正常工作了。7.实验体会由于是第一次做这个实验，我手足无措，一点头绪也没有，但是在老师的提示下按照原理图依次安装了显示器，译码器及计数器，并认
10、真考虑了布线问题，接好了线，面包板上初步具有了模型。有了好的开始接下来就很顺利了，我们把原理图和各个部件的功能表弄懂记住，遇到问题时及时向同学和老师求助，最终用了1天时间很顺当的完成了实验。本次实验使我认识到接电路一定要细心、合理，尽量按信号流向分级安装，逐级级联，平行布线；将学到的书本知识应用于实践，加深了我对知识的理解，培养了我的动手能力， 不论做什么一定要知道前因后果、来龙去脉，这样学东西才能学明白、学透彻。不论做什么一定要仔细、认真，这样可以避免很多不必要的麻烦。但一旦发生错误，不要慌张，从头到尾一步一步查找错误，总会解决问题的。8.附录 8.1 元件清单名称型号数量二入与非门74LS
11、001个D触发器74LS741个四入与门74LS212个或门74LS321个四位二进制计数器74LS1611个BCD码计数器CD45181个分频器CD40601个译码器（驱动共阴）CD45113个非门CC40691个 电容10pF1个20pF1个电阻300 3个10K 2个22M 1个晶振32768Hz1个蜂鸣器1个数码管共阴极（5V）3个直流稳压电源WYS 0-30V/2A*21台剥线钳1个尖嘴钳1个万用表1个导线若干8.2 芯片引脚图和功能表 CC4518逻辑功能表输入输出CrCPEN清零10000计数01BCD码加法记数保持00保持计数00BCD码加法记数保持01保持74LS74逻辑功能表输入 输出CP清零置“”送“”送“”保持保持不允许不确定74LS161逻辑功能表输入输出CP DCBA清零000000送数10dcbadcba0-1记数1111二进制加法记数保持1101不变保持1110不变9.参考文献1 马鑫金编.电子技术实验指导书.南京：南京理工大学，2006年2 蒋立平编著.数字电路.南京：南京理工大学翻印3 李银华等编著.电子线路设计指导.北京：北京航空航天大学出版社，2005年4 王建新，姜萍编著.电子线路实践教程.北京：科学出版社，2003年
