1、電子電工綜合實(shí)驗(yàn)二 PAGE PAGE 8多功能數(shù)字計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： 目 錄一設(shè)計(jì)目的 3二設(shè)計(jì)要求 3三設(shè)計(jì)原理 31系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)原理 32部分功能設(shè)計(jì) 4（1）脈沖發(fā)生電路4（2）計(jì)時(shí)電路4（3）報(bào)時(shí)電路5（4）校分電路6（5）清零電路7 （6）整體電路7四附 錄 81元件清單 82參考文獻(xiàn) 8 一設(shè)計(jì)目的：1、掌握常見(jiàn)集成電路的工作原理和使用方法。2、學(xué)會(huì)單元電路的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖發(fā)生電路，為計(jì)時(shí)器提供秒脈沖，為報(bào)時(shí)電路提供驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的脈沖信號(hào)。設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)電路，完成0分00秒到59分59秒的計(jì)時(shí)功能。 設(shè)計(jì)報(bào)時(shí)電路，使數(shù)字計(jì)時(shí)器從59分53秒開(kāi)始報(bào)時(shí)，每隔一秒發(fā)一

2、聲，共發(fā)三次低音，一聲高音：即59分53秒、59分55秒、59分57秒發(fā)低音（頻率為1kHz）,59分59秒發(fā)高音（頻率為2kHz）。設(shè)計(jì)校分電路，在任何時(shí)刻撥動(dòng)校分開(kāi)關(guān)，可進(jìn)行快速校分。設(shè)計(jì)清零電路，具有開(kāi)機(jī)自動(dòng)清零功能，并且在任何時(shí)候，按動(dòng)清零開(kāi)關(guān)，可以進(jìn)行計(jì)時(shí)器清零。設(shè)計(jì)級(jí)聯(lián)調(diào)試，將上述電路級(jí)聯(lián)完成計(jì)數(shù)器的所有功能。實(shí)驗(yàn)原理：1系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)原理數(shù)字計(jì)時(shí)器是由計(jì)時(shí)電路、譯碼顯示電路、脈沖發(fā)生電路和校分控制電路、清零控電路控制電路組成的。具體的原理框圖如下：500Hz500Hz2Hz1KHz凊零校分計(jì)時(shí)電路控制電路譯碼顯示電路報(bào)時(shí)電路脈沖發(fā)生電路1Hz數(shù)字計(jì)時(shí)器整體電路原理框圖2部分功能設(shè)

3、計(jì)：（1）秒脈沖發(fā)生電路脈沖發(fā)生電路是由振蕩器與分頻器組成，振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確度，所以通常選用石英晶體來(lái)構(gòu)成振蕩器電路，一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)的精度越高。此電路需提供四個(gè)頻率的脈沖：1Hz(計(jì)時(shí)電路)、2Hz(較分電路)、500Hz(報(bào)時(shí)電路)、1000Hz(報(bào)時(shí)電路)。在這里我們選用了555計(jì)時(shí)器，并結(jié)合CD4040型芯片來(lái)構(gòu)成分頻器，可以得到不同頻率的輸入信號(hào)。電路圖如下圖所示：（2）計(jì)時(shí)電路計(jì)時(shí)器電路由2片CD4518組成。2片CD4518分別是分個(gè)位、分十位、秒個(gè)位和秒十位的計(jì)時(shí)或進(jìn)位。秒個(gè)位接受從信號(hào)源發(fā)出的1Hz信號(hào)，按秒

4、的頻率進(jìn)行計(jì)時(shí)(模十)，根據(jù)計(jì)數(shù)器反饋復(fù)位計(jì)數(shù)原理連接秒十位(模六)的進(jìn)位端。同理連接分個(gè)位和十位。具體地，秒脈沖電路產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)送入秒個(gè)位計(jì)數(shù)器（CD4518A）的EN端，即將秒個(gè)位的 ,即最高計(jì)數(shù)位作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入秒十位使能端EN端。同時(shí)，使用反饋復(fù)位法將秒十位的計(jì)數(shù)位 經(jīng)與非門，再將其與非的結(jié)果和開(kāi)關(guān) 與非，最終的結(jié)果送入清零端，用異步清零實(shí)現(xiàn)模6計(jì)數(shù)。同理連接分十位。最后連接顯示譯碼器，用2塊雙子屏、4片CD4511和28個(gè)300的電阻按電路圖連接。電路圖如下圖所示：（3）報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)要求是在59分53秒，59分55秒，59分57秒發(fā)低音，在59分59秒發(fā)高音。設(shè)計(jì)前已經(jīng)

5、給出了蜂鳴電路如下所示：其中或門的輸入為脈沖信號(hào)。因?yàn)橐笫窃?9分53秒，59分55秒，59分57秒發(fā)低音，即分十位為0101，分個(gè)位為1001，秒十位為0101，秒個(gè)位為0011，或0101，或0111。得到:F = =(+) =用所得到的F通過(guò)與門來(lái)控制輸入信號(hào)的頻率（1KHz），將與門輸出接入到蜂鳴器的或門輸入端，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)低音的要求。同樣地，為了實(shí)現(xiàn)在59分59秒發(fā)高音的功能，在分十位為0101，分個(gè)位為1001，秒十位為0101，秒個(gè)位為1001時(shí)送入頻率為2KHz的脈沖就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)高音的功能。（4）校分電路設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到正常擋時(shí)，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到校分擋時(shí)計(jì)數(shù)

6、器可以快速校分，即分計(jì)數(shù)器可以不受秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖的限制。而選統(tǒng)一較快的校分信號(hào)進(jìn)行快速校分。校分電路是通過(guò)控制分的CP脈沖信號(hào)頻率來(lái)對(duì)分的進(jìn)行校正的。當(dāng)不需要校分時(shí)，分的CP信號(hào)由正常的計(jì)數(shù)器秒的十位提供的脈沖信號(hào)控制。校分時(shí)，分的CP信號(hào)變成頻率較高一些的脈沖信號(hào)，譬如2Hz。這樣就可以進(jìn)行較快的校分了。（5）清零電路設(shè)計(jì)要求電路能夠完成開(kāi)機(jī)清零和手動(dòng)清零兩個(gè)功能。7400清零端低電平有效清零。同樣我們利用4518的高電平清零與7400的低電平清零的特點(diǎn)，只要在7400的清零端的輸入信號(hào)通過(guò)一個(gè)非門后在接到4518的兩個(gè)清零端就可以完成開(kāi)機(jī)清零和手動(dòng)清零兩個(gè)功能了。電路圖如下：（6）整體電路圖四、附錄:1實(shí)驗(yàn)室為基本電路提供的元件清單型號(hào)數(shù)量NE5551CD40401CD45114CD4518274LS00374LS21374LS20174LS741電容0.0471電阻33028電阻1k1電阻3k1雙字共陰顯示器