电工电子综合实Ⅱ多功能数字计时器实验报告.doc

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1、南京理工大学电工电子综合实Ⅱ多功能数字计时器实验报告一、实验目的及内容1、实验目的（1）掌握常见集成电路工作原理和使用方法。（2）学会单元电路设计与组合方法。2、设计要求实现00:00到59:59的数字计时功能3、设计内容（1）设计实现信号源的单元电路。（）（2）设计实现00’00”—59’59”计时器单元电路。（3）设计实现快速校分单元电路。含防抖动电路（开关k1,频率F2,校分时秒计时器停止）。（4）加入任意时刻复位单元电路（开关K2）。（5）设计实现整点报时单元电路（产生59’53”,59’55”,59’57”,三低音频率F3,59

2、’59”一高音频率F4）。二、设计电路的用途及原理简介数字计时器实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、和报时电路组成。振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,然后经过分频器输出标准秒脉冲。秒脉冲送入计数器，计数器通过“时”、“分”、“秒”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500Hz或1kHz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。各个信号“与”运算关系如下：H报时=(59:53

3、+59:55+59:57)+59:59H校分=秒进位Q+H清零=复位+K2整体结构框图如下：图一：数字计时器逻辑框图三、电路所需元器件元件型号数量NE5551片CD40401片CD45182片CD45114片74LS003片74LS201片74LS212片74LS741片电容0.047uf1只电阻1504只电阻1k1只电阻3k1只双字屏共阴显示器2块数字逻辑实验仪1台表一：元器件清单四、单元电路设计原理1、脉冲发生电路：(1)NE555：555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件，使用十分灵活方便，只要外加少量的阻容元件，

4、就能构成多用途的电路，故其在电子技术中得到了广泛的运用。图二：NE555引脚图其中1引脚为接地端，引脚2为触发端，引脚3为输出端，引脚4为复位端，引脚5为控制端，引脚6为阀值端，引脚7为放电端，引脚8为电源。当将NE555连结成图三所示的多谐振荡电路时，输出端为周期矩形波。图三：周期矩形波发生电路T=在经过CD4040的分频之后，即可得到频率大约为1Hz的时钟信号。（2）CD4040集成电路CD4040是一种常用的12分频集成电路。当在输入端输入某一频率的方波信号时，其12个输出端的输出信号分别为该输入信号频率的2-1~2-12，在电路中

5、利用其与NE555组合构成脉冲发生电路。其引脚图如下图五：图四：CD4040引脚图其中VDD为电源输入端，VSS为接地端，CP端为输入端，CR为清零端，Q1~Q12为输出端，其输出信号频率分别为输入信号频率的2-1~2-12。将图三所示电路的输出端接至CD4040的输入端，则可以在Q12输出端得到频率大致为1Hz的方波信号。可以利用其为电子钟的计时信号。另外，在Q11、Q3、Q2三个输出端得到频率大致为2Hz、500Hz和1kHz的信号，这三个信号在后面介绍的电路中还要用到。于是脉冲发生电路部分如下图六所示：图五：脉冲发生电路2、计时和译

6、码显示电路（1）CD4518集成电路CD4518时一种常用的8421BCD码加法计数器。每一片CD4518集成电路中集成了两个相互独立的计数器，引脚图如图七所示。图六：CD4518引脚图CD4518逻辑功能如表二所示。输入输出CRCPENQ3Q2Q1Q0清零1××0000计数0↑1BCD码加法计数保持0×0保持计数00↓BCD码加法计数保持01×保持表二：CD4518功能表于是，当清零端输入1，EN端为1且CP端输入时钟信号。其输出端Q3Q2Q1Q0输出从0000到1001（即十进制中的0到9）的循环。所以当使用其作为分和秒的个位进行计数

7、时不需对其进行反馈清零，而用其进行分和秒的十位计数时，需要在Q3Q2Q1Q0输出0110时（即十进制中的6），对其进行清零（因为CD4518是异步清零）。（2）CD4511集成电路CD4511是一种8421BCD码向8段数码管各引脚码的转换器。当在其四个输入端输入8421BCD码时，其7个输出端可直接输出供7段数码管使用的信号。其引脚图如图八所示:图七：CD4511引脚图CD4511逻辑功能如下表三：输入输出LEDCBAgfedcba字符测灯0××××××11111118灭零10×00000000000消隐锁存111××××显示LE=0→

8、1时数据译码110000001111110110000100001101110001010110112110001110011113110010011001104110010111011015