电工电子综合实验.docx
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电工电子综合实验
电工电子综合实验Ⅱ
电子报时器
实验报告
目录
一、实验目的
二、实验要求
三、实验器材
四、实验原理
五、实验电路
六、实验总结
一、实验目的
1、设计一个59分59秒的计时器,使其实现显示清零、停秒校分以及59分53秒、55秒、57秒分别低声报时、59分59秒高声报时的功能;
2、掌握中小型集成电路的设计、连接与纠错;
3、了解常用集成块工作原理及其使用方法;
二、实验要求
采用中小型集成电路依次组成计时电路,译码显示电路,脉冲发生电路,清零电路,校分停秒电路,和报时电路,最终组合形成所要求的报时器。
(1)计时电路,使用4518BCD码计数器实现范围为00分00秒至59分59秒的计时功能;
(2)译码显示电路,使用4511以及双子共阴显示器实现数字显示部分;
(3)脉冲发生电路,使用NE555以及4040产生各部分电路所需的不同脉冲信号;
(4)校分停秒电路,使用74LS74双D触发器通过控制4518的使能端来实现在任何时候,闭合校分开关,秒位停止,可进行分钟快速计时。
(5)清零电路,使用4518BCD、4511、74LS00通过开关控制实现任意时刻清零,包括:
手动清零、进位清零;
(6)报时电路,使用74LS21以及蜂鸣器通过不同时刻送入不同的频率实现59分53秒、55秒、57秒分别低声报时,59分59秒高声报时的功能。
三、实验器材
元件名
数量
元件名
数量
NE555
1
CD4040
1
CD4518
2
CD4511
4
74LS00
3
74LS21
2
74LS74
1
74LS20
1
双子共阴显示器
1
1k电阻
1
3k电阻
1
330欧姆电阻
28
电容0.047微法
1
四、实验原理
1、计时电路
利用两片CD4518BCD码计数器实现电路的计时功能,在控制个秒位的时钟端加上脉冲发生电路产生的秒脉冲,然后通过74LS00控制十秒、个分、十分的使能端控制进位,从而实现范围为00分00秒至59分59秒的计时功能。
仿真图:
CD4518BCD码计数器引脚图:
2、译码显示电路
利用四片CD4511BCD译码器与共阴极七段LED数码管来实现译码显示,其中译码器拐角与LED之间用300Ω的电阻连接。
仿真图:
(注:
图中连接译码器与LED的电阻已省略)
CD4511BCD码译码器引脚图:
3、脉冲发生电路
脉冲发生电路电路是为整个计时电路提供脉冲。
本实验中,用NE555产生振荡脉冲,再用4040进行分频。
NE555产生的是
CD4040是十二位二进制串行分频器,最大分频系数是212。
CD4040可以输出以下几种频率的脉冲:
Q12=1HZ、Q11=2Hz、Q3=500Hz、Q2=1000Hz。
仿真图:
4、停秒校分电路
利用74LS74双D触发器实现停秒校分,开关断开时,实现停秒校分功能,即此时分针不受秒针控制快速计时,秒针停止不动。
当开关闭合时复又恢复正常计数。
仿真图:
74LS74双D触发器引脚图:
5、清零电路
利用74LS00二入与非门实现清零。
利用开关控制手动清零,开关断开实现任意时刻手动清零,开关闭合正常计数。
仿真图:
74LS00引脚图:
6、报时电路
利用74LS21与4040输出500HZ以及1000HZ的高低两种频率的脉冲实现此电子报时器实现59分53秒、55秒、57秒分别低声报时、59分59秒高声报时的功能。
仿真图:
74LS21四入与门的引脚图:
五、实验电路
仿真图:
(注:
图中译码器与LED连接的电阻已省略)
六、实验总结
此次实验是我第一次完成这种中小型集成电路,其复杂度和难度是我以前都没有遇到过的,所以遇到了不少问题,但是幸好在老师的指点下都一一解决了。
1、首先遇到的就是布局问题。
我先按自己的想法布好局,并且已经连接好一部分的电路,可是老师看到要我全部拆了重新布局,开始我很不情愿,可是按老师的布局做下去,越到后面越显示出其优越性,甚至到最后我发现如果按照我原先的布局做下去,我是根本无法完成这个实验的。
幸好老师及时纠正,不然我都无法在规定的时间内完成实验。
2、译码器显示电路部分,开始我没有连上电阻,后来经老师指点改正,并且布线更为合理。
3、布线连接是很容易出问题的。
按照习惯,我在实验前,将抽屉里的接线按长短整理一一码好,并且在插线时使接线尽可能短且不交叉,否则相互之间容易产生干扰。
因为电路很复杂,很容易连错,所以我是将电路按功能分成几个小部分,一部分一部分连接,每连接好一部分就检查接线是否出错,这样就避免了最后完成整个电路时电路复杂到无法检查出错误在哪。
连线时要十分谨慎小心,因为线路实在是太多,出错不易检查,所以尽量每一根线都要连对,宁可慢一点,也不要快了出错。
出错了要仔细检查,不能毛躁不能气浮,静下心来才能找到错处。
4、由于我连线时十分小心,所以最后并没有出现什么大错,中途曾经出现显示器计数异常和蜂鸣器不报时,经检查连线查出错处改正。
我一共花了一天完成这个实验,这主要归功于我连线时的小心谨慎,几乎没有大的错处。
做这个实验前的准备是很重要的,要充分了解整个实验,设计好电路才能下手开始,不然很难检查出错误。
这个实验很好的培养了我们的动手能力和思考能力,首先是插线要仔细,其次是不能一遇到问题就把线全拔了重新插一遍,要善于思考理解每个器件的作用,找出问题出现在哪个器件哪个拐脚上,然后再纠正错误。
最后要感谢老师的指点和教导,让我在排线布局和设计检错方面又有了新的收获,使我获益良多!
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