电子电工综合实验（Ⅱ）
实验报告
—多功能数字计时器设计
姓名: 学院电子工程与光电技术学院
通信工程
专 业
指 导 ： 电子技术中心
学 号：
(系):
:
实验日期： 2012
年9月
目录
1．电路目的··························································3 2．设计内容简介及要求···········································3 3．实验原理··························································3
整体设计原理··············································3 秒信号发生器 ·············································4 计数器 ·····················································5 清零电路····················································6 校分电路····················································7 报时电路 ····························································7
4．遇到的问题及解决方法········································8
调试过程······························································8 问题与解决···················································9 感想与体会···················································9
5．附录································································10
参考文献······················································10
电路总图······················································11 元件清单······················································11 芯片引脚图···················································12
一． 实验目的
1.巩固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；
2.培养大家的动手能力，独立完成实验电路的连接；
3.增强分析问题与解决问题的能力，通过发现问题和解决问题对集成电路形成更全面的认识，提高调试电路的实验技能。
二．设计内容简介与要求
设计制作一个0分00秒～9分59秒的多功能计时器,要求如下：
1）设计一个脉冲发生电路，为计时器提供秒脉冲（1HZ），为报时电路提供驱动蜂鸣器的高低脉冲信号（1KHZ、2KHZ）；
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。（校分隔秒） 5）设计报时电路：使数字计时器从9分53秒开始报时，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1kHz），9分59秒发高音（频率2kHz）；
6）系统级联。将以上电路进行级联完成计时器的所有功能。
三．实验原理
整体设计原理
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，这也是为了让蜂鸣器尽快的响起。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个位和分位进行计数，用74LS161构成模六（六进制）计数器实现对秒十位进行计数，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。用分频器对脉冲进行分频，2Hz用于较分，1KHz、2KHz用于蜂鸣器的低鸣与高鸣。
图 1整体设计原理图
各部分电路原理及分析： 秒信号发生器
秒信号发生器提供计时电路的时钟并为报时电路提供驱动信号。为提供较为精确的秒脉冲信号，采用32768Hz的石英晶体多谐振荡器作为脉冲信号源。分频器CD4060最高可实现214分频，即最低频率端Q14的脉冲信号频率为2Hz，因此增加一个D触发器实现的倍频器来产生1Hz的秒脉冲信号。将D触发器的Q端与D端扭接在一起实现倍频器，则Q端的输出信号即为1Hz的秒脉冲信号。报时电路所需要的1KHz，2 KHz的脉冲信号由4060的管脚Q4和管脚Q5提供。
所用器件：32768Hz晶体管、22MΩ电阻、20PF电容、10 PF电容、4060、74LS74。
：
图 2秒信号发生器原理图
计数器
该电路是本实验基础电路中的关键电路，由分计数器、秒十位计数器、秒个位计数器构成。分计数器和秒个位计数器直接用CD4518BCD码计数器实现十进制计数功能；秒十位计数器为六进制计数器，将74LS161做成一个从0000～0101的模六计数器实现。连接时，秒脉冲电路产生的秒脉冲信号送入秒个位计数器（CD4518A）的CP端，秒个位单元中的输出1Q4通过一非门接入74LS161的时钟端作为时钟信号完成个位与十位的级联,进行进位。做秒十位记数时，用反馈置位法，2Q1和2Q3通过一与非门接入置数端同时数据输入端均接地，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。
显示电路采用三片CD4511显示译码器和三个七段共阴显示字，电路从0分00秒计到9分59秒，译码显示电路用三片四线七线译码器CD4511进行译码，而采用共阴极七段LED数码管进行循环显示。CD4511的输入接到相应计数器的输出，而它的输出端与数码管的相应端相连，数码管通过300的电阻接地。
所用器件:4518、74LS161、74LS00、CC4511、CC4069、300Ω电阻、LED数码显示管。
南京理工大学电子电工综合实验
