电工电子实验论文2电子计时器.doc

电工电子综合试验〔〕——电子计时器学院：班级：**：：电子计时器一. 实验目的：1. 掌握常见集成电路的工作原理及使用方法2. 学会单元电路的设计方法二、实验要求： 设计实现从00分00秒到59分59秒的数值计时器，并具有清零、分钟校分、整点报时的功能三、实验容：1. 设计实现信号源单元电路2. 设计实现从00分00秒到59分59秒计数，译码，显示单元电路3. 设计实现快速校分的单元电路(,带防抖动电路，校分时秒不计数)4. 设计实现任意时刻复位单位电路〔〕5. 设计实现整点报时的单元电路〔59分53秒，59分55秒，59分57秒低音〔〕，59分59秒高音〔〕〕6. 实现00分00秒到59分59秒的报时计时器四、实验选用元器件选用器材 元件数量CD4040 1CD4518 2CD4511 4NE555 174LS00 374LS20 174LS21 274LS74 10.047μF电容 11kΩ电阻 13KΩ电阻 1150Ω电阻4双子共阴字屏 2蜂鸣器 1开关 2五、实验原理及框图：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局部组成的，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下列图所示译码显示电路报时电路脉冲发生电路 计时电路清零电路 校分电路下面对计时器的工作原理按其组成进展简单说明：5.1 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5.2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秒向分位进一位，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，然后重新清零计数5.3清零电路电路中存在一个清零开关，当开关打到高电位“正常〞档时，电路正常进展计数当开关打到低电位“清零〞档时，在任何时刻，都可以进展计数器的清零5.4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将分和秒的个位、十位分别在七段数码显示器上显示出来5.5报时电路电路每小时进展一次报时，从59分53秒开场报时，每隔一秒发一声，共三声低音、一声高音，且要求59分53秒、59分55秒、59分57秒为低音，59分59秒为高音，即为“嘀〞、“嘀〞、“嘀〞、“嗒〞实际上，需要在*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，进展报时即可。

5.6校分电路电路中存在一个校风开关，当开关打到高电位“正常〞档时，计数器正常计数；当开关打到低电位“校分〞档时，分计数器进展快速校分，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展校分而秒计数器保持在任何时候，拨动校分开关，可以进展快速校分即令计时器分为快速计数，而秒位保持六、元器件的介绍〔逻辑功能、引脚图〕6.1 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引脚图如下列图所示图〔1〕NE555的引脚图 图〔2〕 NE555的仿真实物图其中引脚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为电源其逻辑功能表如下：表〔1〕NE555的逻辑功能表(引脚4 )Vi1(引脚6)Vi2(引脚2)VO(引脚3)0××010111不变6.2CD4511 四片〔译码〕：CD4511是一个用于驱动共阴极 LED 〔数码管〕显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。

可直接驱动LED显示器其引脚图及元器件图如下：图〔3〕CD4511的引脚图 图〔4〕CD4511元器件其逻辑功能说明如下：BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭〔消隐〕状态，不显示数字LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8〞它主要用来检测数码管是否损坏LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效功能表如下表所示：表〔2〕CD4511的逻辑功能表输入输出LEDCBAgfedcba字符测灯0××××××11111118灭零10×00000000000消隐锁存111××××显示LE=0→1时数据译码1100000011111101100001000011011100010101101121100011100111131100100110011041100101110110151100110111110061100111000011171101000111111181101001110011196.3CD4518 两片〔8421BCD码十进制计数器〕：CD4518时一种常用的8421BCD码加法计数器。

其引脚图下列图所示：图〔5〕CD4518的引脚图 图〔5〕 CD4518的实物仿真图 每一片CD4518集成电路中集成了两个相互独立的计数器，每个计数器的部构造功能表如下表〔3〕所示：表〔3〕CD4518的部构造图输入输出CRCPENQ3Q2Q1Q0清零1××0000计数0↑1BCD码加法计数保持0×0保持计数00↓BCD码加法计数保持01×保持6.4 74LS00 三片〔与非〕：74LS00是一种十分常见的集成电路，其中集成了4个与非门，其引脚图如下列图所示：图〔6〕74LS00的引脚图 图〔7〕74LS00的实物图 其逻辑功能表如下表〔4〕所示：表〔4〕74LS00的逻辑功能表输入输出BAQ0000111011106.5 74LS20 一片〔4输入与非〕：74LS20同样是一种与非门集成电路，与74LS00不同的是它的每个与非门有4个输入端其引脚图见下列图：图〔8〕74LS20的引脚图 图〔9〕74LS20的实物图其逻辑功能表见下表〔5〕：表〔5〕74LS20的逻辑功能表输入输出ABCDQ0***1*0**1**0*1***01111106.6 74LS21 三片〔4输入与门〕：74LS21是一种4输入与门集成电路。

其引脚图见下列图：图〔10〕74LS21的引脚图 图〔11〕 74LS21的元器件逻辑功能表〔6〕为：输入输出ABCDQ0***0*0**0**0*0***00111116.7 共阴极双字屏两块：共阴极双字屏引脚布局图如图〔12〕所示，使用时只需将数码管的两个GND引脚接地，其他引脚与CD4511的相应引脚相连即可图〔12〕共阴极双字屏引脚布局图 图〔13〕共阴极双字屏实物仿真图其逻辑功能表〔8〕为：表〔8〕共阴极双字屏的逻辑功能表显示字型gfedcba段码001111113fh1000011006h210110115bh310011114fh4110011066h511011016dh611111017dh7000011107h811111117fh911011116fh6.8 74LS74 一片〔D触发〕：74LS74集成电路是一种D触发器其引脚图见下列图：图〔14〕74LS74的引脚图 图〔15〕 74LS74的仿真元件逻辑功能表〔7〕为：表〔7〕74LS74集成电路功能表输入输出CPDQ清零*01*01置“1〞*10*10送“0〞↑110O1送“1〞↑11110保持O11*保持不允许*00*不确定七．各单元设计的思路及方法：7.1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555定时器不仅体积小，而且用它来构成多谐振荡器，波形稳定，上升沿和下降沿小，振幅大，占空比可调，因此越来越广泛地被用作振荡器而后通过CD4040产生几种频率供后面使用7.1.1信号发生器：当将NE555连结成图13所示的自激多谐振荡电路时，输出端为周期矩形波图〔16〕NE555构成的信号发生器 图〔17〕NE555的仿真元器件将图〔16〕中电阻和电容的数值代入上式，可得T=0.228ms， 将图〔9〕所示电。