南京理工大學(xué)數(shù)字計時器實驗報告.doc

電子電工綜合實驗報告 數(shù)字計時器一.實驗內(nèi)容。1. 應(yīng)用CD4511BCD碼譯碼器LED雙字共陰顯示器300限流電阻設(shè)計安裝調(diào)試四位BCD譯碼顯示電路實現(xiàn)譯碼顯示功能。2. 應(yīng)用NE555時基電路、3K、1K電阻、0047UF電容和CD4040計數(shù)分頻器設(shè)計，安裝，調(diào)試秒脈沖發(fā)生器電路（輸出四種矩形波頻率 f1=1HZ f2=2HZ f3500Hz f41000Hz）。 3. 應(yīng)用CD4518BCD碼計數(shù)器、門電路，設(shè)計、安裝、實現(xiàn)0000-5959時鐘加法計數(shù)器電路。4. 應(yīng)用門電路，觸發(fā)器電路設(shè)計，安裝，調(diào)試校分電路且實現(xiàn)校分時停秒功能（校分時F2=2Hz）。設(shè)計安裝任意時刻清零電路。5. 應(yīng)用門電路設(shè)計、安裝、調(diào)試報時電路5953，5955，5957低聲報時（頻率f3500Hz）,5959高聲報時（頻率f41000Hz）。整點報時電路。H=5953f3+5955 f3+5957f3+5959f46.聯(lián)接試驗內(nèi)容1.5.各項功能電路，實現(xiàn)電子計時器整點計時報時、校分、清零電路功能。 二.實驗要求。設(shè)計正確、布局合理、排線整齊、功能齊全。三.器件引腳圖及功能表。 1、NE555: 功能表 引腳圖 2、 CD4040：引腳圖 3、 CD4518：功能表引腳圖4、 CD4511：功能表引腳圖5、74LS00：功能表引腳圖6、74LS20：功能表引腳圖7、74LS21：功能表引腳圖8、74LS74：功能表引腳圖9. LED雙字共陰顯示器 四.電子計時電路器邏輯圖；五. 電子計時器電路引腳接線圖.六. 各單元原理圖及設(shè)計過程：1、 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計方法：由NE555連接成為自激多諧振蕩電路，輸出為周期矩形波，后經(jīng)CD4040分頻得到所需頻率脈沖。邏輯圖：2、 計時電路設(shè)計方法：計時電路的計數(shù)器，采用二十進制加法計數(shù)器CD4518來實現(xiàn)。秒個位的控制電路：1Hz時鐘輸入到EN端，清零信號輸入到CR端，CLK端接D觸發(fā)器的Q非端，目的是為了在校分時停止計時。秒十位的控制電路：EN端接受來自秒個位的進位信號，CLK端接低電平，CR端電路控制秒十位的清零。分個位的控制電路：EN端接受校分電路的總輸出信號，實現(xiàn)快速跳動校分，CLK端接低電平，CR端接清零信號。分十位的控制電路：EN端接受來自分個位的進位，CLK接低電平，CR端電路控制分十位的清零。當(dāng)分和秒的個位從9變?yōu)?時反饋給十位進行進位,當(dāng)秒十位從5變?yōu)?時自反饋清零，并且反饋給分個位進行進位，分十位也有從5到6的自反饋清零。邏輯圖：3、 清零電路設(shè)計方法：電路應(yīng)具有任意狀態(tài)清零的功能，即當(dāng)清零時兩片CD4518的4個R端應(yīng)接受到高電平信號從而進行清零。在設(shè)計計時電路時已預(yù)留清零信號輸入端，個位應(yīng)得到高電平，十位應(yīng)得到低電平，從而保證R端都是高電平，進而實現(xiàn)任意狀態(tài)清零。開關(guān)接0時，電路正常工作，開關(guān)接1時，十位清零信號為0,個位清零信號為1,到達R端都是1,實現(xiàn)清零功能。邏輯圖:4、 校分電路.設(shè)計方法：設(shè)置一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打到“0”檔時，計數(shù)器正常計數(shù)；當(dāng)開關(guān)打到“1”檔時，分計數(shù)器可以進行快速校分, 2Hz的脈沖正好送到分個位的EN端，使得分位的數(shù)字能以0.5秒/次的速度快速跳動，從而實現(xiàn)校分，而秒十位的進位信號并沒有傳送到分個位，因此不能實現(xiàn)進位。將原本接地的秒個位的CP端接到74LS74的端，校分開關(guān)打到“1”檔時，相當(dāng)于秒個位的CP端接高電平，這樣秒個位就不計數(shù)，即保持秒鐘不動。邏輯圖：5、 報時開關(guān)設(shè)計方法：設(shè)S為進入蜂鳴器的信號，則S的表達式可寫為：S=5953f3+5955f3+5957f3+ 5959f4=5953(2f3 + 4f3 + 6f3 + 8f4)=T (QBf3+QCf3+QBQCf3+QDf4)=T QBf3QCf3QDf4其中，T為時刻5951,二進制序列為0101 1001 0101 0001,其中為1的有7位，即4A、4C、3A、3D、2A、2C、1A，QB、QC、QD即秒個位的B、C、D端。當(dāng)S信號為1時，蜂鳴器即可進行三低一高的整點報時。邏輯圖：6、 顯示電路設(shè)計電路： 譯碼器選用CD4511，顯示器選用共陰雙字顯示器。四線七線譯碼器CD4511的，分別接高電平， LE端接低電平，此時器件處于譯碼狀態(tài)。電路連接過程中將CD4518計數(shù)器輸出QA，QB，QC，QD與譯碼器CD4511的輸入A，B，C，D對接。由于LED數(shù)碼管實際上是一組發(fā)光二極管，因此將譯碼器的輸出a，b，c，d，e，f，g分別與數(shù)碼管的相應(yīng)端對接。連接CD4511與顯示器時，應(yīng)當(dāng)在兩者的管腳之間串上的電阻，用來限流。邏輯圖： 七.創(chuàng)新設(shè)計及總結(jié). 1.要做好實驗，首先要熟悉電路圖，了解每一個模塊的功能，熟悉所使用的器件的功能表和引腳圖，把每一個引腳的功能了解清楚也便在實驗出現(xiàn)錯誤時檢查出錯誤，快速的找到錯誤點。2.本次實驗的接線較多，不可盲目的放置器件，要合理的布線。對于原器件的輸入與輸出端一定要搞清楚，先連接輸入端再連輸出端一定不能隨意的接線，否則可能出現(xiàn)陋線的情況，不好檢查錯誤。3.實驗中有很多的元件需要接電源的正負(fù)極，應(yīng)該使用就近原則，把每個電流端并聯(lián)起來，這樣保證每一個器件都能就近接電源的正負(fù)極，使布局好看。4.實驗中，難免會發(fā)生接線錯誤，導(dǎo)致led出現(xiàn)亂碼，這時候可以根據(jù)led顯示的亂碼，分析一下BCD碼，找到電路中的出現(xiàn)錯誤的大致位置。 5.在本實驗中，應(yīng)該大致把電路分成三大塊，信號發(fā)生器電路一塊，計數(shù)器顯示器校分器電路一塊，蜂鳴電路報時器一塊，首先連接電路的最重要的計數(shù)器顯示器校分器電路這一塊，連接好后使用自動的脈沖進行校驗，保證此次電路的正確性，其次連接信號發(fā)生器電路，再次信號發(fā)生器電路與連接好的電路接起來代替自動脈沖，如果不能顯示正確的BCD