电子电工综合实验-多功能数字计时器设计

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数字计时器设计 实验报告

学号：0904330122 姓名：龙永刚

目 录

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一．实验内容简介 ····························3 二．实验要求 ································3 三．实验原理 ································4 四．单元电路设计及其电路图 ··················4 1.秒信号发生器 ·····························4 2.计时电路 ·································5 3.清零电路··································7 4.校分电路 ································7 5.报时电路·································8 五．附加功能：起停原理及电路图·············10 六．实验感想 ······························11 七．附录 ·································11 1.工具及器件清单 ·························11 2各元件的引脚图及功能表 ·················13 3总电路逻辑图 ···························15 （包含附加电路的总电路图附加在报告最后） 八．参考文献 ·····························15

一． 实验内容：

本实验采用中小规模集成电路设计一个由脉冲发生电

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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． 设计要求：

1.设计一个脉冲发生电路，为计时器提供秒脉冲、为报时电

路提供驱动蜂鸣器的脉冲信号。

2. 设计一个计时电路，完成0分00秒~9分59秒的计时功能。

3. 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）

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。

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。

7．可增加数字计时器附加功能，例如数字计时器定时功能、电路起停功能、电路采用动态显示等。

三． 实验原理框图： 分显示器 秒十位显示器 秒个位显示器 清零电路 分译码器 秒十位译码器 进位 秒个位译码器 分计数器 秒十位计数器 秒个位计数器 报时电路 电子电工综合实验Ⅱ 第4页 共15页

四． 单元电路设计及其电路图 1. 秒信号发生器

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。 原理图：

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2. 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，用反馈臵位法，2Q1和2Q3通过一与非门接入臵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。

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