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电气制图及CAD

实验报告

——数字计时器班

0704240132

张镝

1、电路原理

数字计时器是由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路和控制电路等几部分组成的，其中控制电路可以分为校分电路、清零电路和报时电路。其具体的原理框图如图1.1所示。

图1.1电路原理框图下面对计时器的工作原理按其组成进行说明。

脉冲发生电路

脉冲发生电路是为计时器提供计数脉冲的，因为设计的是计时器，所以需要产生 1Hz

的脉冲信号。这里采用NE555集成电路和分频器CD4040构成。

计时电路

计时电路钟的计数器，可以采用二-十进制加法计数器CD4518实现。60秒为1分，将分和秒的个位、十位分别在七段数码显示器上显示出来，从0分0秒到59分59秒，然后重新计数。

译码显示电路

译码器可以采用CD4511通过330Ω电阻来驱动共阴极显示器。

报时电路

电路每小时进行一次报时，从59分53秒开始报时，每隔一秒发一声，共三声低音、一声高音。即59分53秒、59分55秒、59分57秒为低音，59分59秒为高音。实际上，需要在某一时刻报时，就将该时刻输出为“1”的信号作为触发信号，选通报时脉冲信号，进行报时即可。

校分电路

电路中存在一个开关，当开关打到“正常”档时，计数器正常计数；当开关打到“校分”档时，分计数器进行快速校分（即分计数器可以不受秒计数器的进位信号控制，而选通一个频率较快的校分信号进行校分），而秒计数器保持。在任何时候，拨动校分开关，可以进行快速校分。即令计时器分为快速计数，而秒位保持。

清零电路

在任何时刻，拨动清零开关，可以进行计数器的清零。

2、实验器件参数及其所构成电路

电路中的器件有NE555集成电路1片、CD4040集成电路1片、CD4518集成电路2片、CD4511集成电路4片、74LS74集成电路1片、74LS00集成电路3片、74LS20集成电路1片、74LS21集成电路2片、双字数码管显示器2个、阻值为330Ω的电阻28只、阻值为1kΩ和

3kΩ的电阻各1只，以及容值为0.047μF的电容1只。下面分别介绍所用器件以及它们所构成的电路。

NE555集成电路

NE555是在电子科技行业广为应用的一种集成电路，用途十分广泛。在本电路中，构成时钟发生器，是整个电路的核心。其内部结构如图2.1所示。

图2.1NE555内部结构电路

其中引脚1为接地端，引脚2和引脚6为输入端，引脚3为输出端，引脚4为复位清零端，引脚5为调整端（通常空置或通过一个电容接地），引脚7位放电端，引脚8为电源。图2.2为NE555引脚图。

图2.2NE555引脚图

NE555功能如表2.1所示。

错误！未找到引用

V(引脚6)

i1

V(引脚2)

i2

V(引脚3)

O

源。(引脚4)0

×

×

0

1

0

1 禁止

1 1

1 保持

表2.1NE555功能表

当将NE555连结成图2.3所示的自激多谐振荡电路时，输出端为周期矩形波。

输出矩形波周期

图2.3周期矩形波发生电路

将图2.3中电阻和电容的数值代入上式，可得T=0.228ms，即错误！未找到引用源。。在经过

CD4040的分频之后，即可得到频率大约为1Hz的时钟信号。

CD4040集成电路

CD4040是一种常用的12分频集成电路。当在输入端输入某一频率的方波信号时，其12个输出端的输出信号分别为该输入信号频率的2-1~2-12，在电路中利用其与NE555组合构成脉冲发生电路。其内部结构图如图2.4所示

图2.4CD4040集成电路内部结构图

引脚图如图2.5所示。

图2.5CD4040引脚图

其中VDD为电源输入端，VSS为接地端，CP端为输入端，CR为清零端，Q1~Q12为输出端，其输出信号频率分别为输入信号频率的2-1~2-12。

将图2.3所示电路的输出端接至CD4040的输入端，则可以在Q12输出端得到频率大致为1Hz的方波信号。可以利用其为电子钟的计时信号。另外，在Q11、Q3、Q2三个输出端得到频率大致为2Hz、500Hz和1kHz的信号，这三个信号在后面介绍的电路中还要用到。

于是脉冲发生电路部分如图2.6所示。

UlO

韬出1Hz信号 1 Q12

韬出2Hz信号 1415

垃

l34

3

3

5

6

QllQlOQ9Q8Q1Q6Q5Q4

？＇插出500Hz信号 Q3 邸T