《毕业论文_多功能数字计时 器（终稿）》.docx

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1、毕业论文_多功能数字计时器（终稿）电工电子综合试验（多功能数字计数器）试验报姓名:学号:专业：通信工程院系：电光学院指导老师:钟德荣2012.9.17书目报告封面1摘要,关键词3一、试验简介3二、设计简介4设计概况三、设计原理5秒脉冲信号发生电路5计时电路清零电路校分电路报时电路附加电路9四、试验中遇到的问题及解决方法10五、试验总结10六、附录11总电路图11芯片管脚图及功能表11参考文献13摘要：数字计时器由秒脉冲信号发生器、计时电路、译码显示电路、校分电路、清零电路、报时电路等几部分单元电路组成。本次试验要求采纳中小规模集成电路实现数字计时器的设计，并附加开机清零，快速校分，整点报时等功

2、能。关键词：脉冲信号发生电路、计时电路、报时电路、校分电路、清零电路、起停电路正文：一、试验简介试验目的:1.驾驭中小规模数字电路的设计原理：2.培育动手连接电路的实力；3.培育分析问题解决问题的实力，提高学生试验技能。试验内容：I.运用电路模拟软件，设计多功能数字计时器：2.连接实物电路，完成电路功能的测试：3.完成试验报告。试验需求：试验物品：剪刀，起子，镣子，剥线钳，插线板，导线，元器件；元器件清单：名称型号数量显示字共阴3译码器CC45113BCD码计数器CC45181四位二进制计数器741.S1612分频器CC40601D触发器741.S741非门CC40691二入与非门741.SO

3、O2四入与门741.S215二入或门741.S321晶振32768Hz1三极管NPN)3DG61蜂鸣器1电容IOp120p122u1电阻33034701IOk322M1二、设计简介设计概况：本试验采纳中小规模集成电路设计一个多功能数字计时器。试验须要分别设计脉冲发生电路，计时电路，译码显示电路,和限制电路以及附加电路，然后进行连接组成。要求完成0分00秒9分59秒的计时功能，并在限制电路作用下实现开机清零，快速校分，整点报时功能。设计要求：1、设计一个脉冲发生电路，为计时器供应秒脉冲、为报时电路供应驱动蜂鸣器的脉冲信号(fI=IHz,f2=lKHz,f3=2KHz)o2、设计一个计时电路，完成

4、。分OO秒、9分59秒的计时功能。3、设计报时电路，使数字计时器从9分53秒起先报时，每隔一秒发一声，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IkHz）,9分59秒发高音（频率2kHz）o4、设计校分电路，在任何时候，拨动校分开关，可以2HZ进行校分。5、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。6、系统级联调试，将以上电路进行级联完成计时器的全部功能。7、可增加数字计时器附加功能，例如数字计时器定时功能、电路起停功能、电路采纳动态显示等。（本次试验选择附加电路为起停电路）三、设计原理整体电路设计原理：数字计时器是由计

5、时电路、译码显示电路、脉冲发生电路和限制电路等几部分组成的，其中限制电路根据设计要求可以由校分电路、清零电路和报时电路组成。原理框图如下：分步电路设计原理:秒脉冲发生电路：脉冲信号发生电路完成为计时电路供应计数脉冲的功能。本电路采纳32768Hz的石英晶体多谐振荡器作为脉冲信号源。通过分频器4060多级分频，从输出端QIGQ4可分别获得2,4,8,1024,2048Hz不同频率的输出信号。其中2Hz的脉冲信号经二分频电路得到IHZ的秒脉冲信号。最终用D触发器实现倍频器，确保输出IHz的秒脉冲信号。分电路所用器件：32768Hz晶体管、20M电阻、20PF电容、IoPF电容、CC4060、741

6、.S740其电路设计截图如下：计时电路：计时电路实现0分00秒到9分59秒的计时功能，是本计数器功能实现中最为重要的电路，同时也是接线最为困难的电路。其中分计数器、秒个位计数器均为逢10进位，秒十位计数器为逢6进位。因此分计数器和秒十位计数瑞可采纳CD4518BCD码计数器来实现十进制计数，秒十位计数器须要采纳741.S161连接成模六计数蹈，计数范围为0000-0101电路设计时，IHZ的秒脉冲信号连接秒个位计数器的使能端，秒个位单元中的输出Q4端口通过非门接入741.S161的时钟端，实现个位与十位的级联。做秒十位记数时，用反馈置位法，2Q1和2Q3通过与非门接入置数端同时数据输入端均接地

7、，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。显示电路须要三片CD4511显示译码器和三个七段共阴显示字，由4511进行二进制的译码，由共阴显示电路实现O分OO秒计到9分59秒的显示。4511的输入端接对应编码分位，秒个位，秒十位的的输出，其输出端与共阴显示字对应相接。共阴显示字须要通过300电阻接地。分电路所用器件：4518、741.S16U741.So0、451K4069、300电阻、1.ED数码显示管。其电路设计截图如下：清冬电路：该电路实现清零作用其中秒个位和分位的清零端接在第一个非门之后，秒十位741.S161的

8、清零端接在其次个非门之后。开机时，由于电容上的电压不能突变，电容两端为低电平，实现秒个位和分位的清零。在经过其次个非门输出低电平，接到741.S161的管脚1,实现秒十位的清零。若已开机，电容两端的开关就是清零开关。开关断开电路正常计时，开关闭合实现电路清零。器件：CC4069.IOK电阻、22F电容。其电路设计截图如下：校分电路：该电路实现快速校分的功能。当开关断开电路正常工作，开关闭合时，分计数器进行快速校分，分信号选通频率较高的进位信号，进行快速改变，同时秒为的选通频率不变，秒位正常计时。其设计电路截图如下：报时电路：电路完成报时功能，在9分53秒，9分55秒，9分57秒的时候，由蜂鸣器

9、发出声音，分别为低音低音高音。找到电路时刻对应的二进制码，运用卡诺图简化，确定电路连线。用IkHz的信号驱动低音蜂鸣，2kllz信号驱动高音蜂鸣。分电路器件：741.S21,741.S32,蜂鸣器。其设计电路截图如下：基本电路总图：将如上的全部分电路进行连接，得到基本电路总路如下：附加起停电路：该附加电路作用是使得显示计时器到达7分37秒时自动停止5秒，然后又重新启动计时功能。其原理是，未到停止时间时，秒信号输端正常输入脉冲，电路正常计时：到达设定的停止时间时，通过起停电路使得IHZ信号无法进入秒个位输入端，电路切断秒信号脉冲过程持续五秒，五秒后接着复原Qc端的输出。其设计电路截图如下：附加起

10、停电路的试验总图：四、试验中遇到的问题以及解决方法1、计时电路的设计中发觉秒十位的显示灯管不亮，先查接地线，在检查4511的输入端问题，最终发觉接地端的电阻过大，远远超过300欧姆，更换电阻重新启动电路，灯亮。2、显示电路接完后调试中，发觉秒十位是0,2,4,0的显示依次，每次越过奇数位，首先检查整体电路的连接，最终发觉是地线接入错误，矫正地线，电路更原正常进位。3、附加起停电路无法实现起停功能，始终保持正常计数功能，最终检查到秒个位的信号输入端始终接入IHZ信号，断掉其信号输入，将信号接入附加起停电路的信号输入段，起停电路输出端接入秒个位的输入，问题得到解决。4、起停电路在多点都进行停止，并

11、且时间停止时间不一，有长有短。检查附加电路设计图，发觉电路设计中存在一些缺陷，和同组的同学探讨，并进行重新设计改造之后，重连电路，电路起停功能正常。五、试验总结本次试验过程大体分为两部分，主要包括前期打算和试验室动手操作。前期打算的任务相对繁重，须要去温习数字逻辑电路与系统设计课程的相关学问，加深对试骏所用到的元器件的熟识与应用，前期打算也须要去图书馆借阅中小规模数字电路设计的相关资料，还要在网络上找寻合适的电路设计软件，先采纳Multisim软件设计仿真，发觉部分元器件不同于试验室打弊的元器件，后来乂转选择proteus软件，但最终因为一些问题，又重新运用了Multisim软件。整个软件的下

12、载破解过程较为班时，导致在前期打算中的电路设计用时较多。在试验室动手操作阶段，发觉电路连接困难，远远不同于仿真软件的明白，整个接线板导线横布，错综困难，犬牙交织，尤其是在电路未能到达预期结果，须要进行检查调换时，检查过程变的非常困难。本次试验又重新温习了数电的相关学问，加深对数字电路设计的理解，初步了解了中小规模数字电器的设计生产过程，初步熟识生产实践过程。在动手中学会认知，在相识中丰富学问。本次试验中有繁琐的前期工作以及困难的电路连线，而且也因为一些小问题在试验室不断的改进自己的电路，检查故障，这个过程本身就是对心智的一种磨练，对人心情的一种考验，对毅力的一种熬炼。最终试验实行两人一组的试验

13、方式，培育了团队合作实力，增加团队协作实力，学习合理分工和共同操作。六、附录总电路图：芯片管脚图及功能表：CC4518逻辑功能表：输入输出CrCPENDQCQBQAQ清零1OoOo计数0IBCD码加法记数保持00保持计数00BCD码加法记数保持01保持741.S74逻辑功能表：输入输出CPDRDSDNQINQ+清零OloI置1IoIO送0IlOOl送1IlllO保持011保持不允许00不确定741.S161逻辑功能表：输入输出清零RD预置1.DEPET时钟CP预置数输入bcdbcdoxxxxxxxxooooioxxbc)ABCD11OXXXXXX保持1IXOXXXXX保持1111XXXX计数参考文献：电子线路实践教程王建新，姜萍编著科学出版社数字电路蒋立平，编著兵器工业出版社数字逻辑电路与系统设计蒋立平，委同等编著电子工业出版社电子技术试验指导书马鑫金编著机械工业出版社