南京理工大學(xué)紫金學(xué)院南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電工電子綜合試驗匯報多功效數(shù)字計時器設(shè)計目錄一.設(shè)計電路功效要求----------------------------1二.電路設(shè)計原理框圖----------------------------1三.電路邏輯原理圖及工作原理--------------------2四.各單元電路原理及邏輯分析與設(shè)計--------------2五.電路安裝與調(diào)試說明--------------------------7六.對電路改進(jìn)意見----------------------------7七.收獲體會及提議------------------------------7八.設(shè)計參考資料-------------------------------7設(shè)計電路功效要求設(shè)計一個脈沖發(fā)生電路*為計時器提供秒脈沖*為報時電路提供驅(qū)動蜂鳴器脈沖信號設(shè)計計時電路*完成0分00秒——9分59秒計時功效設(shè)計報時電路*使數(shù)字計時器從9分53秒開始報時，每隔一秒發(fā)一聲，共發(fā)三聲低音，一聲高音：即9分53秒、9分55秒、9分57秒發(fā)低（頻率1KH），9分59秒發(fā)高音（頻率2KH）設(shè)計校分電路*在任何時候，撥動校分開關(guān)，可進(jìn)行快速校分設(shè)計清零電路*開機(jī)自動清零*在任何時候，按動清零開關(guān)，能夠進(jìn)行計時器清零電路設(shè)計原理框圖譯譯碼顯示譯譯碼顯示譯碼顯示譯碼顯示分計數(shù)秒十位計數(shù)數(shù)秒個位計數(shù)校分電路秒信號源分頻器清零電路報時電路圖2.0邏輯原理圖圖3.0各單元電路原理及邏輯分析與設(shè)計4.1秒脈沖發(fā)生電路4.1.1功效描述：為整個系統(tǒng)提供脈沖信號。4.1.2工作原理：因為晶體振蕩器突出優(yōu)點(diǎn)是有極高頻率穩(wěn)定度，多用于要求高精度時基數(shù)字系統(tǒng)中，所以脈沖電路由32768Hz晶體片組成振蕩器產(chǎn)生信號，經(jīng)過14位二進(jìn)制串行計數(shù)／分頻器CD4060分頻，由管腳3產(chǎn)生2Hz信號分別給校分電路，計時電路和起停電路（給計時電路信號是經(jīng)過雙上升沿D型觸發(fā)器74LS74進(jìn)行二分頻后產(chǎn)生1Hz信號）4.1.3所用器件：32768Hz晶體管、22MΩ電阻、20PF電容、10PF電容、CD4060、74LS744.1.4電路原理圖：圖4.14.2計時電路4.2.1功效描述：實現(xiàn)計時、譯碼、顯示及秒個位到秒十位進(jìn)位功效。4.2.2工作原理：該電路分為秒個位、秒十位和分位。秒個位和分位用雙BCD同時加計數(shù)器CD4518計數(shù)；秒十位用四位二進(jìn)制同時計數(shù)器74LS161計數(shù)。秒個位、秒十位和分位都用BCD－七段譯碼器4511譯碼，用LED數(shù)碼顯示管顯示。CD4518管腳10接收1Hz秒脈沖信號,CD4518開始計數(shù)，輸出BCD碼信號到CD4511，譯碼后接到LED數(shù)碼顯示管顯示0－9。當(dāng)CC4518計數(shù)計到9(1001)時轉(zhuǎn)為0(0000)，CD4518管腳14由“1”轉(zhuǎn)為“0”，形成下降邊緣，經(jīng)六反相器CC4069后變?yōu)樯仙吘壿斎?4LS161管腳2，74LS161開始計數(shù)，實現(xiàn)了秒個位到秒十位進(jìn)位功效。當(dāng)74LS161計數(shù)計到5(0101)時，74LS161管腳12、14同時為“1”，經(jīng)過與非門74LS00后輸出“0”，接到74LS161管腳9,則74LS161置數(shù)，將其管腳3、4、5、6接地，則管腳11、12、13、14輸出“0”，74LS161從0開始重新計數(shù)。將74LS161四輸出端11、12、13、14接到譯碼器CD4511譯碼后經(jīng)過LED數(shù)碼顯示管顯示0－5。秒十位到分位進(jìn)位由校分電路實現(xiàn)（見校分電路）。分位譯碼、顯示實現(xiàn)同秒位。4.2.3所用器件：CD4518、74LS161、74LS00、CD4511、CD4069、300Ω電阻、LED數(shù)碼顯示管4.2.4電路原理圖：圖4.24.3設(shè)計報時電路4.3.1功效描述：實現(xiàn)報時功效。在9分53秒、9分55秒、9分57秒發(fā)三聲低音，在9分59秒發(fā)一聲高音。4.3.2工作原理：當(dāng)秒十位為“5”，分位為“9”時，74LS16112、14端和CD45183、6端都為“1”，所以此時最左邊74LS21輸出“1”。74LS32兩個輸入端分別接1Q2和1Q3，當(dāng)秒個位為2－8時，1Q2和1Q3最少有一端為“1”，故此時74LS32輸出“1”。圖中上面一個74LS21四個輸入端分別接秒個位計數(shù)器CD451811、14端（即1Q4和1Q1）、2Hz信號和左邊74LS21輸出端，當(dāng)秒個位為“9”時1Q1和1Q4為“1”,即僅當(dāng)整個系統(tǒng)計數(shù)至9分59秒時，高頻信號2KHz接入蜂鳴器，使其發(fā)一聲高音。圖中下面一個74LS21四個輸入端分別接1KHz信號，左邊一個74LS21輸出端，74LS32輸出端和秒個位計數(shù)器CD45181Q1端，即僅當(dāng)整個系統(tǒng)計數(shù)至9分53秒、9分55秒、9分57秒時，低頻信號1KHz接入蜂鳴器，使其發(fā)出三聲低音。4.3.3所用器件：74LS21、74LS32、蜂鳴器4.3.4電路原理圖：圖4.34.4設(shè)計清零電路4.4.1功效描述：該電路具備開機(jī)清零和控制清零功效。4.4.2工作原理：剛開機(jī)時，因為電容上電壓不能突變，電容兩端為低電平，經(jīng)過第一個4069輸出高電平，接到CD4518管腳7和15，實現(xiàn)秒個位和分位清零。經(jīng)過第二個4069輸出低電平，接到74LS161管腳1，實現(xiàn)秒十位清零。按下開關(guān)后，電容被短路，第一個4069輸入端為低電平，兩個4069輸出端分別為高電平和低電平，原理同上，實現(xiàn)控制清零功效（用是異步清零）。4.4.3所用器件：CD4069、10KΩ電阻、22μF電容、開關(guān)4.4.4電路原理圖：圖4.44.5設(shè)計校分電路4.5.1功效描述：實現(xiàn)快速校分及秒個位到分位進(jìn)位功效。4.5.2工作原理：開關(guān)打開時，與非門2輸入為“1”和74LS161QC端，輸出為QC非。與非門1輸入為“0”和2Hz，輸出為“1”，則與非門3輸出為QC，當(dāng)秒十位由“5”變?yōu)椤?”時，QC由“1”變?yōu)椤?”，即給CC4518提供了一個下降沿觸發(fā)信號，使其工作，從而實現(xiàn)了秒十位到分位進(jìn)位功效。開關(guān)閉合時，電容短路，與非門2輸入為“0”和74LS161QC端，輸出為“1”。與非門1輸入為“1”和2Hz。則與非門3輸出為2Hz,2Hz信號被送到分位，從而實現(xiàn)快速校分功效。4.5.3所用器件：74LS00、CD4069、10KΩ電阻、22μF電容、開關(guān) 4.5.4電路原理圖：圖4.5電路安裝與調(diào)試功效因為準(zhǔn)備充分，電路圖設(shè)計較為合理，所以在試驗過程中比較順利。計時器、脈沖發(fā)生電路、清零電路都是一次連成功。不過當(dāng)我連好校分電路和報時電路時，問題出現(xiàn)了。校分電路：按照自己設(shè)計電路圖第一次連好后，沒有正?，F(xiàn)象，認(rèn)為是做試驗過程中有疏忽插錯線，便又連了一次，依然不對。最終只能再回到自己設(shè)計圖上，仔細(xì)檢驗，分析原理，發(fā)覺是自己把原理搞錯了。因為當(dāng)74LS161輸出由1001變?yōu)?000時4518加一，所以我用是4518下降沿觸發(fā)有效。經(jīng)檢驗發(fā)覺74LS161QA和QC經(jīng)過與非門送到4518輸入端，所以在161由1001變?yōu)?000時，4518輸入端是由低電平變?yōu)楦唠娖剑詰?yīng)該用上升沿有效。發(fā)覺問題，立刻改過，校分電路很快就能夠正常工作了。報時電路：報時電路問題完全是自己粗心造成。當(dāng)分位為9時候才有可能報時，而我卻因為粗心，將1001錯連成了1010。我所設(shè)計電路，分位最大為9，是不會抵達(dá)10，所以我電路在問題沒檢驗出來之前就沒響過。開始認(rèn)為是喇叭出問題了，但換了器件依然毫無起色。無奈之下只有耐心檢驗，這才發(fā)覺是這一孔之錯讓我浪費(fèi)了好長時間。當(dāng)分位改成9后，電路立刻一切正常了。對電路改進(jìn)意見能夠在電路中再加幾個與非門等器件，將計時器與報時電路愈加緊密聯(lián)絡(luò)起來，使這個數(shù)字計時器能夠在正分報時。收獲體會及提議經(jīng)過此次試驗，是我們鞏固了上學(xué)期所學(xué)習(xí)《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電路》這兩門課程。使我以為我們學(xué)不但僅是理論上知識，不是紙上談兵，而是能夠?qū)W以致用，這提升了我們對課程興趣。我們依照試驗要求設(shè)計電路，了解電路，自己經(jīng)過查找資料，了解各種元器件功效。讓我們學(xué)會主動去利用資源，不在是被動學(xué)習(xí)。這次試驗讓我感觸最大是不論做什么都要有耐心，不能著急。不論難易程度怎樣，我們都應(yīng)該小心慎重。因為我就是犯此錯誤，使我進(jìn)度慢了下來。前幾天，我不但不慢只作好了計時電路、脈沖發(fā)生電路和清零電路。慢工出細(xì)活，我電路做得還不錯。可還剩下一兩天時間，我就有點(diǎn)著急，就開始提升速度，但這卻并不是一件好事。認(rèn)為我們電路不會出現(xiàn)什么情況，便有點(diǎn)漫不經(jīng)心，同時心理又著急，就開始有些手忙腳亂。因為我就是太著急才會插錯線，浪費(fèi)了我快要兩個小時。在試驗中，讓我們自己發(fā)覺問題，處理問題。這培養(yǎng)了我們在短時間內(nèi)綜合自己所學(xué)知識，處理問題能立。我校分電路在試驗中發(fā)覺是錯誤，經(jīng)過自己思索獨(dú)立處理了這一問題，提升了我們自信心。設(shè)計參考資料《數(shù)字電路》蔣立平編著兵器工業(yè)出版社附錄附錄A器材清單名稱型號數(shù)量二入與非門74LS002個D觸發(fā)器74LS741個四入與門74LS212個二入或門74LS321個四位二進(jìn)制計數(shù)器74LS1611個BCD碼計數(shù)器CD45181個分頻器CD40601個譯碼器（驅(qū)動共陰）CD45113個非門CD40691個電容10pF1個20pF1個33uf/16V1個電阻1K1/8W21個10K1/8W4個22M1/8W1個4701/8W1個晶振32768Hz1個開關(guān)帶鎖1個不帶鎖1個蜂鳴器1個數(shù)碼管共陰極（5V）紅色3個三極管80501個剝線鉗1個面包板1個尖嘴鉗1個斜口鉗1個鑷子1個萬用表1個導(dǎo)線若干附錄B芯片管腳排列圖：分頻器D觸發(fā)器BCD碼計數(shù)器四位二進(jìn)制計數(shù)器二入與非門非門譯碼器二入或門BCD碼計數(shù)器附錄C各器件功效表CD4511功效表輸入輸出LTBILEDCBAgfedcba字符測燈0XXXXXX11111118滅燈10X00000000000消隱鎖存111XXXX顯示LE=0→1時數(shù)據(jù)譯碼110000001111110110000100001101110001010110112110001110011113110010011001104110010111011015110011