南京理工大学电工电子综合实验

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1、电工电子综合实验实验报告数字计时器设计姓名：学号：学院：自动化学院专业：自动化2013-9-6一、实验目的：151、掌握常见集成电路实现单元电路的设计过程。2、了解各单元再次组合新单元的方法。二、实验要求：实现0分0秒到59分59秒的可整点报时的数字计时器。三、实验内容：1、设计实现信号源的单元电路。2、设计实现0分0秒到59分59秒的计时单元电路。3、设计实现快速校分单元电路，含防抖动电路。4、加入任意时刻复位单元电路。5、设计实现整点报时的单元电路。四、实验所用元件及功能介绍元件型号数量NE5551片CD40401片CD45182片CD45112

2、片74LS003片74LS201片74LS213片74LS741片电容0.047uf1个电阻1504个电阻1k1个电阻3k1个单字屏共阴极数码管2块蜂鸣器1个开关2个2、主要芯片引脚图及功能表2.2.1、CD4511译码器15图2.2.1CD4511译码器引脚图表2.2.1CD4511译码器功能表输入输出LTBILED4D3D2D1gfedcba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110000001111110110000100001101110001010110112

3、1100011100111131100100110011041100101110110151100110111110061100111000011171101000111111181101001110011192.2.2、CD4518计数器图2.2.2CD4518BCD码计数器引脚图15表2.2.2CD4518BCD码计数器功能表：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2.2.3、CD4040分频器图2.2.3CD4040分频器引脚图2.2.4、NE555

4、定时器图2.2.2NE555定时器引脚图表2.2.2NE555定时器功能表(引脚4)Vi1(引脚6)Vi2(引脚2)VO(引脚3)0××01>2/3Vcc>1/3Vcc0151<2/3Vcc<1/3Vcc11<2/3Vcc>1/3Vcc不变2.2.5、74LS74D触发器图2.2.574LS74D触发器引脚图表2.2.574LS74D触发器功能表输入输出CPD清零×01×01置“1”×10×10送“0”↑11001送“1”↑11110保持011×保持不允许×00×不确定2.2.6、74LS00双四与非门图2.2.674LS00双四与非门引脚图2.2.

5、7、74LS20四入双与非门15图2.2.774LS20四入双与非门引脚图2.2.8、74LS21四入双与门图2.2.874LS21四入双与门引脚图3、电子计时器设计原理3.1、各部分电路解析3.1.1、脉冲发生电路脉冲发生电路即为电子计时器产生脉冲的电路，本文采用NE555振荡器和CD4040分频器产生实验所需要的脉冲信号频率其中：f0=1.44/[(R1+2R2)C]=4.38kHzR1=1KΩ,R2=3KΩ,C=0,047uF。12CD4040的最大分频系数是2，即Q12=f0/2=1Hz（理论值为1.068579Hz，每小时慢231.04秒）

6、，从Q12可以输出1Hz，从Q11可以输出2Hz，从Q6可以输出500Hz，从Q7可以输出1kHz。15图13.1..2、计时电路本文采用二—十进制加法计数器CD4518来实现来实现计时电路。CD4518时一种常用的8421BCD码加法计数器。每一片CD4518集成电路中集成了两个相互独立的计数器，正好作为计时器的分位（00—59）与秒位（00-59）的计数。当清零端输入1，EN端为1且CP端输入时钟信号。其输出端Q3Q2Q1Q0输出从0000到100115（即十进制中的0到9）的循环。所以当使用其作为分和秒的个位进行计数时不需对其进行反馈清零，而用

7、其进行分和秒的十位计数时，需要在Q3Q2Q1Q0输出0110时（即十进制中的6），对其进行清零（因为CD4518是异步清零）。图23.4.1.3、译码显示电路本文选用CD4511数码管驱动芯片，将计数电路产生的即使信号转化为数码管的显示信号。此处数码管选用共阴双字显示器，来自计数电路的信号通过译码器CD451115，为了避免电路中的电流过大而烧坏电路，本实验中在数码管的每一个显示输入端加上了限流电阻（约330欧姆）。图33.4.1.4、报时电路记蜂鸣器的符号为W，根据报时要求实现三低一高整点报时（59分53秒、59分55秒、59分57秒低声报时，59

8、分59秒高声报时）。得到报时电路的表达式如下：W=59′53″*f3+59′55″*f3+59′57″*f3