南理工电工电子综合实验二.docVIP

PAGE 13 数字电子计时报警器电路设计 班级： 学号： 1110200129 姓名： 彭浩洋 一、实验内容简介及设计要求 综合利用所学集成电路的工作原理和使用方法，在单元电路的基础上进行小型数字系统设计。使用集成电路芯片，设计并实际组装一个一小时内的数字计时器,可以完成0分00秒～59分59秒的计时功能，并在控制电路的作用下具有清零、快速校分、定点报时的功能。通过综合实验，加深对数字逻辑电路基本概念的理解，掌握数字电路设计的一般方法，进一步培养分析问题解决问题的能力和实际动手能力，提高设计电路和调试电路的实验技能。 实验具体需要实现如下的设计要求： 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=1HZ f2=2HZ f3≈500Hz f4≈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、数字电子计时器电路设计框图 数字计时器是由脉冲发生器电路、译码显示器、计数电路和控制电路等几部分组成，其中的控制电路按照设计要求可以由校分电路、清零电路和报时电路组成。具体原理框图如下图所示： 译码显示器 译码显示器 秒脉冲发生器电路 整点报时电路 59’59 校分电路、清零电路 f2=2Hz 三、单元电路设计 3.1 秒脉冲发生器电路 电路可由多谐振荡器产生的f0=4370 Hz的频率，通过12位二进制串行分频器CC4040 fQ12=·215 =1Hz，来实现。 该电路主要是由NE555信号发生器、1K欧、3K欧的电阻、CD4040和0.047微法电容组成的电路。CD4040是一片分频器，通过连接就可以将NE555振荡产生的信号加以分频，从而得到我们需要的1Hz、2Hz、500Hz、1000Hz的信号。1Hz用于给十进制计数器CD4518一个秒信号，让其实现秒计时；2Hz用于校分电路。500Hz、1000Hz则用于报时电路中。 3.2 59’59’ 计时器是由2片CD4518组成。根据要求，我们需要设计两个模60的计数器分别作为计时器的秒和分，并且秒到60时给分一个信号使分计数一位。 提供给我们的器件中，CD4518本身是一个双模十计数器，因此我们只需在此基础上使其计数到60时通过与非门接回清零端即可以得到所要的模60计数器。再将秒的进位端接到分的信号端即可完成该计时器的电路。 其中2片CD4518分别是分个位、分十位、秒个位和秒十位的计时，秒个位接受的信号是信号源给出的1Hz的信号，利用这个信号可以使CD4518的一边可以按秒的频率进行计时，将2片CD4518每片的一边分别接到4片CD4511的一边，再将4片CD4511每片的另一边的管脚通过电阻对应的接到2块双字屏的管脚上，调试使其正常计数。然后给计秒十位的那边改为六进制计时，得到的信号分别用于秒计时复位和分个位进位。分十位改为六进制，得到的信号用于分位的复位。从而使计时器实现了00′00″——59′59″的计时。最后对六进制进位电路进行改造：即在秒十位的01B、02B，分十位的01A、02A分别与非之后将它们得到的信号再分别与一个开关K1与非，将得到的信号分别送入两片CD4518的清零端。这样就得到了控制电路中的复位电路。（图中与非门用74LS00实现）。 3.3 译码显示电路 译码显示电路用四片四线七线译码器CD4511进行译码，而采用共阴极七段LED数码管进行循环显示。CD4511的输入接到相应计数器的输出，而它的输出端与数码管的相应端相连，数码管通过330欧姆的电阻接地。 上述