电工实验二数字钟.docx

电工电子综合实验（2）多功能数字钟设计姓名：学号：专业：电气工程及其自动化时间：2013年9月目录一．设计内容简介····························3二．实验要求································3三．实验原理································4四．电路设计原理及其电路图··················51.分频电路································52.计时电路·································63.清零电路··································84.校分电路································95.报时电路································10五．遇到问题及解决办法·····················11六．实验体会······························12七．附录·································121.工具及器件清单·························122各元件的引脚图及功能表·················143总电路逻辑图···························184.参考文献·····························19设计内容简介本实验采用中小规模集成电路设计一个由脉冲发生电路，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。实验要求1、设计一个脉冲发生电路，为计时器提供脉冲、为报时电路提供驱动蜂鸣器的脉冲信号；2、设计计时电路，完成 0分00秒—9分59秒计时功能；3、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；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、设计报时电路，使数字计时器从9分53 秒开始报时，每隔两秒发一声，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）；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；三．实验原理数字计时器由脉冲发生电路、计时电路、译码显示电路、校分电路、清零电路和报时电路这几部分组成。其原理框图如下：数字计时器以一个标准频率（1Hz）进行计数。为了其准确并且稳定，实验使用了石英晶体振荡器构成脉冲发生电路。为了使电路更加简单，使用CC4518的对计时器的秒的个位和分的十位进行计数，用74LS161构成模六（六进制）计数器实现对秒的十位进行计数。利用计数器的异步清零端，通过简单的电路使电路具有开机清零功能和随时清零功能。利用校分电路，校正分时刻的数字，并先于蜂鸣电路来节省时间。同时增加电台报时功能。四．电路设计原理及电路图1.分频电路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。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。分计数器和秒十位计数器直接用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，用反馈置位法，2Q1和2Q3通过一与非门接入置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