南京理工大学数字计时器实验报告.doc

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300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、3K、1K电阻、0047UF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=1HZ f2=2HZ f3500Hz f41000Hz）。 3. 应用CD4518BCD码计数器、门电路，设计、安装、实现0000-5959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5953，5955，5957低声报时（频率f3500Hz）,5959高声报时（频率f41000Hz）。整点报时电路。H=5953f3+5955 f3+5957f3+5959f46.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=5953f3+5955f3+5957f3+ 5959f4=5953(2f3 + 4f3 + 6f3 + 8f4)=T (QBf3+QCf3+QBQCf3+QDf4)=T QBf3QCf3QDf4其中，T为时刻5951,二进制序列为0101 1001 0101 0001,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