电工电子实验报告(多功能数字计时器设计)

电工电子 综合实验报告

题目：多功能数字计时器设计

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目录

1. 电路功能设计要求介绍 2. 电路原理简介 3. 单元电路设计 脉冲发生电路 计时电路 译码显示电路 清零电路 校分电路 仿电台报时电路 4.总电路图

5.电路调试和改进意见

6.实验中遇到的问题、出现原因及解决方法 7.实验体会 8.附录 元件清单

芯片引脚图和功能表 9.参考文献

1.电路功能设计要求

1、设计制作一个0分00秒～9分59秒的多功能计时器,设计要求如下：

1）设计一个脉冲发生电路，为计时器提供秒脉冲（1HZ），为报时电路提供驱动蜂鸣器的高低脉冲信号（1KHZ、2KHZ）；

2）设计计时电路：完成0分00秒～9分59秒的计时、译码、显示功能；

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，可以对计时器进行手动清零。

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。（校分隔秒）

5）设计报时电路：使数字计时器从9分53秒开始报时，每隔一秒发一声，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。将以上电路进行级联完成计时器的所有功能。 7）可以增加数字计时器附加功能：定时、动态显示等。

2. 电路原理简介

数字计时器由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路、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：

3. 单元电路设计

脉冲发生电路

振荡器是数字钟的核心。采用石英晶体构成振荡器电路，产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经过分频器输出标准秒脉冲（1HZ）。

分频器的功能主要有两个：一是产生标准秒脉冲（1HZ）。二是提供功能扩展电路所需驱动脉冲信号（1KHZ、2KHZ）。

采用晶体的固有频率为32768HZ=215HZ。 CC4060、74LS74

电路图如下所示：

Q5Q42Q14 计时电路

CC4518（分位、秒个位）、74LS161（秒十位）

“0”“1”“o”“0” 译码显示电路

译码器 CC4511 显示器 共阴LED七段字型数码管

清零电路

校分电路

仿电台报时电路

4.总电路图

Q5Q42Q14

5.电路调试和改进意见

先接显示电路，显示电路接完，接入电源，当三个数码管都能正常显示8的时候说明接入正确。然后接显示电路，接入显示电路后，在电路中加入外接脉冲，每个位数都能正常计数，秒个位和分个位分别从0到9，秒十位是接在16进制芯片上，应显示0到E，但A到E

数码管不能显示，只有当进位电路接入之后，成为6进制电路，能显示0到5的数字。下面接脉冲发生电路，电路接入之后，无需外加脉冲，电路能自动计数。再接清零电路，当清零电路启动时，电路能自动清零。再接校分电路，接入后能控制分个位从0到9。最后接报时电路，电路接入后，启动能在规定的时间点上报时。

6.实验中遇到的问题、出现原因及解决方法

当计时电路接完之后，接入电源和脉冲，电路不能正确计时。检查后发现芯片的使能端没有接完整，经过查功能表，将使能端接入电路之后，电路能正常工作。

7.实验体会

初次做这个实验，我和搭档手足无措，一点头绪也没有，但是在老师的提示下按照原理图依次安装了显示器，译码器及计数器，并认真考虑了布线问题，接好了线，面包板上初步具有了模型。有了好的开始接下来就很顺利了，我们把原理图和各个部件的功能表弄懂记住，每天都按步骤做完了当天的任务，遇到问题时及时向同学和老师求助，最终用了三天时间很顺当的完成了实验。

本次试验使我将学到的书本知识应用于实践，加深了我对知识的理解，培养了我的动手能力，学会了与搭档共同讨论解决遇到的问题，分享问题被解决、实验完成的喜悦！

8.附录 元件清单 名称 二入与非门 D触发器 四入与门 或门 四位二进制计数器 BCD码计数器 分频器 译码器（驱动共阴） 非门 电容 电阻 晶振 蜂鸣器 数码管 直流稳压电源 剥线钳 尖嘴钳 万用表 导线

型号 74LS00 74LS74 74LS21 74LS32 74LS161 CD4518 CD4060 CD4511 74LS04 10pF 20pF 1K 1/8w 10K 1/8w 22M 1/8w 32768Hz 共阴极（5V） WYS 0-30V/2A*2 数量 1个 1个 2个 1个 1个 1个 1个 3个 1个 1个 1个 15个 1个 1个 1个 1个 3个 1台 1个 1个 1个 若干 芯片引脚图和功能表

1）四位二进制计数器74LS161 引脚图 QaQbQcQdVccQccS1~LDGNDU2741LS61CrCPS0ABCD 功能表 输 入 输 出 C Cr LD S1 S0 D C B A QD QC QB Q QCC P 清零 X 0 X X X X X X X 0 0 0 0 0 送数 ↑ 1 0 X X d c b a d c b a 0-1 2）双四位同步BCD码加法计数器CD4518 引脚图

AVdd2Cr2Qd2Qc2Qb2Qa2EN2CPVss1CP1EN1Qa1Qb1Qc1Qd

功能表 输入 输出 QD QC QB QA Cr CE P N 清零 1 X X 0 0 0 0 计数 0 ↑ 1 BCD码加法计数 保持 0 X 0 保持 计数 0 0 ↓ BCD码加法计数 保持 0 1 X 保持 3）译码器CD4511 引脚图 f1g1a1b1c1d1Vdde1Vss1CrU3CD4518~LI~BIU4CD4511LEBCD

A

功能表 LT 测灯 0 灭零 1 锁存 1 1 1 输 入 BI LE D C X X X X 0 X 0 0 1 1 X X 1 0 0 0 1 0 0 0 输 出 g f e d c b a 字符 1 1 1 1 1 1 1 8 0 0 0 0 0 0 0 消隐 显示LE=0→1时数据 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 B X 0 X 0 0 A X 0 X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4）与非门74LS00 引脚图 译 码 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 功能表 A 0 0 1 1 5）与门74LS21 引脚图 B 0 1 0 1

Y=非（AB） 1 1 1 0 功能表 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y=AB 0 0 0 1 6）非门74LS04 引脚图 功能表 A 0 1

7）或门74LS32 引脚图 Y=非A 1 0 功能表 A 0 0 1 1

B 0 1 0 1 Y=A+B 0 1 1 1

9.参考文献

[1] 马鑫金编.电子技术实验指导书.南京：南京理工大学，2006年 [2] 蒋立平编着.数字电路.南京：南京理工大学翻印

[3] 李银华等编着.电子线路设计指导.北京：北京航空航天大学出版社，2005年 [4] 王建新，姜萍编着.电子线路实践教程.北京：科学出版社，2003年 [5] 王俊峰，安家文，吕宽州等编着.电工与电子技术实验教程，2006年