电工实验二数字钟南理工.docx

. . . . 电工电子综合实验（2） 多功能数字钟设计 ： 学号： 专业：电气工程及其自动化时间：2017 年 9 月 目 录 一．设计容简介 ·3 二．实验要求 ·3 三．实验原理 ·4 四．电路设计原理及其电路图 ·5 1.分频电路 ·5 计时电路 ·6 清零电路·8 校分电路 ·9 报时电路·10 五．遇到问题及解决办法·11 六．实验体会·12 七．附录 ·12 1.工具及器件清单 ·12 各元件的引脚图及功能表 ·14 总电路逻辑图 ·18 参考文献 ·19 一． 设计容简介 本实验采用中小规模集成电路设计一个由脉冲发生电 路，计时电路，译码显示电路，和控制电路(包括清零电路， 校分电路，和报时电路)等四部分组成的数字计时器。 二． 实验要求 1、设计一个脉冲发生电路，为计时器提供脉冲、为报 时电路提供驱动蜂鸣器的脉冲信号； 2、设计计时电路，完成 0分00秒—9分59秒计时功能； 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，可以进行计时器清零； 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； 5、设计报时电路，使数字计时器从9分53 秒开始报时， 每隔两秒发一声，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、系统级联调试，将以上电路进行级联完成计时器的 所有功能； 三．实验原理 数字计时器由脉冲发生电路、计时电路、译码显示电路、 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： 显示器 显示器 显示器 显示器 清零 分个位译 秒十位译 秒个位译 分秒个十位计数 秒十位计数 进位 秒个位计数 报时 校分 二分频 振荡器 数字计时器以一个标准频率（1Hz）进行计数。为了其准确 并且稳定，实验使用了石英晶体振荡器构成脉冲发生电路。为了使电路更加简单，使用 CC4518 的对计时器的秒的个位和分的十位进行计数，用 74LS161 构成模六（六进制）计数器实现对秒的十位进行计数。利用计数器的异步清零端，通 . 过简单的电路使电路具有开机清零功能和随时清零功能。利 用校分电路，校正分时刻的数字，并先于蜂鸣电路来节省时 间。同时增加电台报时功能。 四．电路设计原理及电路图 分频电路 秒信号发生器提供计时电路的时钟并为报时电路提供驱动信号。为提供较为精确的秒脉冲信号，采用 32768Hz 的石英晶体多谐振荡器作为脉冲信号源。分频器 CD4060 最高 可实现 214分频，即最低频率端 Q14 的脉冲信号频率为 2Hz， 因此增加一个D 触发器实现的倍频器来产生1Hz 的秒脉冲信号。将D 触发器的Q 端与 D 端扭接在一起实现倍频器，则Q 端的输出信号即为 1Hz 的秒脉冲信号。报时电路所需要的1KHz，2 KHz 的脉冲信号由 4060 的管脚 Q4 和管脚 Q5 提供。所用器件：32768Hz 晶体管、22MΩ电阻、20PF 电容、10 PF . . 电容、4060、74LS74。 计时电路 该电路是本实验基础电路中的关键电路，由分计数器秒 十位计数器、秒个位计数器构成。分计数器和秒十位计数器 直接用 CD4518BCD 码计数器实现十进制计数功能；秒十位计数器为六进制计数器，将 74LS161 做成一个从 0000～ 0101 的模六计数器实现。连接时，秒脉冲电路产生的秒脉 . . 冲信号送入秒个位计数器（CD4518A）的EN 端，秒个位单元中的输出 1Q4 通过一非门接入 74LS161 的时钟端作为时钟信号完成个位与十位的级联（接非门是因为 161 的~CLK 是上升沿触发，而 1Q4 在 9~0 的跳变时是下降沿 “1001” ——“0000”）。做秒十位记数时，用反馈置位法，2Q1 和 2Q3通过一与非门接入置数端同时数据输入端均接地，实现模六 功能。 将计数位 2Q3 作为驱动信号送入分计数器 （CD4518B）的EN 端，则数字计数器整体的计数功能即可 实现。 显示电路采用三片 CD4511 显示译码器和三个七段共阴显示字，电路从 0 分 00 秒计到 9 分 59 秒，译码显示电路用三片四线七线译码器 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 300 的电阻接地。 所用器件:4518、74LS161、74LS00、CC4511、CC4069、 300Ω电阻、LED 数码显示管。 . . 清零电路 该电路具有开机清零和控制清零功能。其中秒个位和分位的清零端即 CC4518 的管脚 7 和 15（高电平有效）接在第一个非门之后，秒十位 74LS161