多功能计时电路的设计

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1、研究生电类综合实验（C1）院系：材料科学与工程学院姓名：张雪学号：515116002080指导教师：蒋立平实验日期：2016.3.15电话：15601590138成绩：____________________多功能计时电路的设计——数字钟1.设计内容简介要求大家运用所学集成电路的工作原理和使用方法，学会在单元电路的基础上进行小型数字系统设计。要求设计一个数字计时器，可以完成0分00秒—9分59秒的计时功能，并在控制电路的作用下具有开机清零、快速校分功能。采用中小规模集成电路实现，培养大家分析问题解决问题的能力，提高大

2、家设计电路、调试电路的实验技能。设计制作一个0分00秒～9分59秒的多功能计时器，设计内容如下：1)设计一个脉冲发生电路，为计时器提供秒脉冲（1HZ）。2)设计计时电路：完成0分00秒～9分59秒的计时、译码、显示功能；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，可以对计时器进行手动清零。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。（选做）5)系统级联。将以上电路进行级联完成计时器的所有功能。2.总体电路连接图图1.0总体电路连接图3.实验原理及框图图1.1三位计时器示意图计

3、时电路示意图如图1.1所示，计时电路完成计时功能，并且将计时结果传送至显示电路，进而实现显示功能。原理框图如图1.2所示，主要由计时电路，秒信号发生电路，清零电路和译码显示电路组成。计时电路在秒信号的作用下，产生0:00~9:59的循环计时，清零电路控制计时电路的清零端，实现时钟的清零，最终将计时电路的输出送至译码显示电路，实现时钟的显示。图1.2数字钟的原理框图4单元电路设计1．秒信号发生电路图1.3秒信号发生电路秒信号发生电路为计时电路提供驱动信号，电路原理如图1.3所示。为提供较为精确的秒信号，本设计中振荡电路

4、采用215Hz的石英晶体管为主体的晶振电路，并作为电路的秒信号源。由于振荡电路产生的源信号为215Hz，而秒的基准信号频率为1Hz，则需要对215Hz信号进行分频，得到1Hz信号。分频器采用CD4060和74LS74来实现，CD4060为14位二进制串行计数器，各管脚功能如表1.1所示，功能表如表1.2所示。虽然CD4060内部有14级由T触发器构成的二分频器，但实际输出端只有10个：Q4~Q10、Q12~Q14。Q1~Q3以及Q11并不引出。、、CP0为晶振电路的引出端，需接外部石英晶体。Cr为复零端，为高电平或正

5、脉冲时振荡器停振。从输出功能看，CD4060能得到10种不同的分频系数，最小为24分频，最大为214分频，即将215Hz送入该芯片，最大分频输出Q14输出信号频率为2Hz。由于CD4060最多能完成14级二分频，所以还需要再加一级二分频，才能把4060输出的2Hz信号变成秒信号。外接二分频器可采用D触发器（74LS74）构成的二分频电路，74LS74管脚功能如表1.3所示，该芯片有上片和下片两个D触发器，2Hz信号经过二分频电路得到1Hz的秒脉冲信号，即将D触发器的同相位输出Q端与触发信号D端连接在一起，复位端和控制

6、端接电源，使该两端口无效，则Q端的输出信号即为1Hz的秒脉冲信号。所用器件：215Hz晶体管1个、22MΩ电阻1个、20pF电容1个、10pF电容1个、CD4060（分频器）1片、74LS74（D触发器）1片。表1.1CD4060管脚功能时钟输入端时钟输出端反相时钟输出端Q4~Q10，Q12~Q14计数器输出端表1.2CD4060功能表输入功能CRx1清零↓0计数↑0保持表1.374LS74管脚功能管脚号引脚代码引脚功能1复位信号21D触发信号31CP时钟信号4控制51Q同相位输出6反相位输出7GND地8反相位输出9

7、2Q同相位输出10控制112CP时钟信号122D触发信号13复位信号14VCC电源1．计时电路该电路是本实验的关键部分，由分计数器、秒十位计数器和秒个位计数器构成，电路均使用CD4518BCD码计数器来实现。CD4518管教如图1.4所示，该计数器为双十进制同步加法计数器，片子内部封装两个相同且独立的十进制计数器，每个计数器中都含有四位二进制的技术单元，每个计数器含有两个时钟输入端“CP”和“EN”，简称双时钟，可以根据使用要求来选择不同的时钟输入，两者所不同在于：“CP”端对时钟的上升沿有效，“EN”端对时钟的下降

8、沿有效。该计数器功能表如表1.4所示。图1.4CD4518管教图表1.4CD4518功能表功能输入输出CrCPEN清零1xx0000计数0↑1BCD码加法计数保持0x0保持计数00↓BCD码加法计数保持01x保持计时整体电路如图1.5所示，分位计数器和秒个位计数器均是从0~9循环计数（模10计数），可采用CD4518直接实现十进制计数功能；秒十