电工电子综合实验 数字计时器Word文档格式.docx
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3、校分电路
4、清零电路
5、蜂鸣电路(报时电路)
四、实验感想
1、实验过程中遇到的问题及解决问题的方法
2、实验的收获与感受
3、期望及要求
五、附录
1、工具及器件清单
2、各元件引脚图及功能表
六、参考文献
附:
总电路图
数字计时器是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。
通过设计数字计时器掌握常见集成电路的工作原理和使用方法,学会单元电路的设计方法。
锻炼的分析问题解决问题的能力以及设计电路和动手组装电路的能力。
关键词:
脉冲发生电路计时电路报时电路校分电路清零电路
(1)实验目的
1、掌握常见集成电路的工作原理和使用方法,学会单元电路的设计方法。
2、锻炼学生的分析问题解决问题的能力以及设计电路和动手组装电路的能力。
(2)实验仪器
电源发生器,三用表,示波器,镊子,剪刀
(3)设计内容简介
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);
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所有功能;
数字计时器是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间与所需要的起点可能会不相同,所以需要在电路上加一个校分电路,以便将分时刻跳到想要的时刻(这也是为什么校分电路先于蜂鸣电路的原因,这样做节省了很多时间)。
为了使标准的1Hz时间信号准确并且稳定,实验中我们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,实验中我们使用了一片CD4518的集成块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,当低位计数器计满10时向高位产生一个脉冲信号,触发高位计数器计数。
由于所使用的计数器都有异步清零端,故可通过简单的电路就可以使电路具有开机清零功能和随时清零功能。
三、各子模块设计原理及其电路图
(1)脉冲电路
脉冲电路为计时电路提供频率为1Hz的秒脉冲计数信号,可以用石英晶体振荡器32768和分频器cc4060构成。
石英晶体振荡器提供的脉冲频率为32768Hz(=215Hz)而分频器cc4060的最大分频系数是214,因此两者组合最小可提供2Hz的脉冲信号,为了得到秒脉冲信号,还需再经过一个二分频器件分频,分频可以由74LS74实现。
(2)计时电路
此部分为该实验的核心部分。
可以用十进制加法计数器cc4518和四位二进制加法计数器74161来实现。
cc4518集成了两个十进制加法计数器,可分别作为秒个位计数和分计数,74161改造成六进制计数器作为秒十位计数。
图中秒进分进位脉冲处于74161的12号管脚处及EN端。
(3)校分电路
校分电路通过与非门实现。
原理:
正常计数时时开关打在“1”电平,下面的与非门被选通,上面的与非门被封锁,秒进位产生的脉冲送至分计数器的时钟端;
当开关打在“0”电平时,上面的与非门被选通,下面的与非门被封锁,校分信号送至分计数器的时钟端。
校分信号可由4060分频信号得到,一般选为2Hz。
(4)清零电路
74161的清零端接低电平,CD4518的清零端接高电平(接秒十位的清零要经过一个电容)
(5)蜂鸣电路(报时电路)
需要在某一时刻报时,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,进行报时。
此部分由四与门、二或门、晶体管和蜂鸣器构成。
使电路在9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音(1KHz),9分59秒发高音(2KHz)即当3QD3QC3QB3QA为1001,2QD2QC2QB2QA为0101,1QD1QC1QB1QA为0011或0101或0111时发低音,1QD1QC1QB1QA为1001时发高音。
因此可以将3QD、3QA、2QC、2QA相与后的信号作为公共选通信号,1QB1QA、1QC1QA,1QC1QB1QA与或后的信号也即1QA和(1QB+1QC)相与的信号作为低音的另一选通信号,1QD、1QA相与的信号作为高音的另一选通信号。
四、实验感想
(1)实验过程中遇到的问题及解决问题的方法
a对实验中可能用到的芯片功能不够了解,在实验前通过查参考书、资料、上网查找、询问同学等途径解决。
b实验里涉及到的振荡电路和蜂鸣器电路(报时电路)没有太多概念,在设计电路上有心无力,经过上网查找资料参考了别人设计的电路后顺利解决了问题。
c实验搭建电路的时候,显示数字出现了乱跳的情况,通过自己检查电路后发现在连接译码器和数码管的时候将f脚和a脚接反了,通过修改连接后,电路正常工作了。
d电路连接基本完成的时候,发现蜂鸣器无法工作,检查蜂鸣电路连接确认正确,请同学帮助再次检查后还是无法排除故障,怀疑蜂鸣器损坏,经过两次更换仍未发现问题,最后向老师求助,经过老师检查后,发现蜂鸣器的高电位的连接处并未与电源正极相连。
(2)实验的收获与感受
过本次的电工电子实验,让我对计时电路的工作过程及原理有了更详细的了解和切实的体会,并对数电中涉及到的一些常用芯片功能更加充分的理解,对整个电子电路的设计到发到实际运用的流程有了初步的了解。
电子电路的连接虽然看似简单,但稍有不仔细就容易出现错误,而且在面包板上布置电路时要有一定的总体把握感,在连电路前要有个布局规划,要不会出现电路布线混乱,原件无处可布的问题。
而且要注意电源正负极的合理排布,这样可以减少布线长度。
(3)期望及要求
希望以后的数电实验中能够多做一些联系实际的电子电路设计的实验,可以介绍一些最新的实用电子电路。
五、附录
元器件名称
型号
数量
共阴数码管
3只
分频器
cc4060
1只
译码器
CC4511
晶体振荡器
32768
计数器
CC4518
四位二进制同步计数器
74161
晶体管
8050
蜂鸣器
D触发器
74LS74
二四与非门
74LS00
2只
电阻
1K
21只
10K
22M
470Ω
四二与门
74LS21
二四或门
74LS32
电容
100uf
10pf
20pf
六反相器
cc4069
A
F
1
B
《数字逻辑电路与系统设计》蒋立平主编电子工业出版社
电路总图:
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- 关 键 词:
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