电工电子综合实验(II)数字钟实验报告..doc

南京理工大学 电工电子综合实验（II）实验报告 姓名： 学号： 学院： 专业： 指导老师： 目录 一、实验内容…………………………………………………………3 二、设计原理 ……………………………………………………… 3 分部原理图 ………………………………………………………4 1.脉冲信号发生电路………………………………………………4 2.计时与显示电路 ………………………………………………4 3.校分电路 …………………………………………………… 5 4.清零电路 …………………………………………………… 6 5.报时电路 ……………………………………………………7 整体原理图 ………………………………………………………8 三、遇到的问题及解决方法 ……………………………………………9 四、实验体会 ………………………………………………………9 五、附录 ……………………………………………………………10 1.元件清单 ……………………………………………………10 2.芯片引脚图和功能表……………………………………………11 3.参考文献 ……………………………………………………12 一、实验内容 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1HZ脉冲信号。 2、设计计时电路，完成 0分00秒—9分59秒的计时功能。 3、设计清零电路，具有开机自动清零功能，并且在任何时候，闭合清零开关，可以进行计时器清零。 4、设计校分电路，在任何时候，闭合校分开关，可进行快速校分。 5、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）。 二、设计原理 数字计时器由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路、校分电路、清零电路和报时电路这几部分组成。其原理框图如下： 图1：数字计时器原理框图 数字计时器以一个标准频率（1Hz）进行计数，实验使用了石英晶体振荡器构成脉冲发生电路以保证其准确与稳定。为使电路更加简单，使用CD4518对计时器的秒个位和分十位进行计数，用74LS161构成模六（六进制）计数器实现对秒的十位进行计数。利用计数器的异步清零端，通过简单的电路使电路具有开机清零功能和随时清零功能。利用校分电路，校正分时刻的数字，并可以利用校分先于蜂鸣电路来节省时间。 分部原理图： 1.脉冲信号发生电路 振荡器是数字时钟的重要组成部分。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，为得到秒脉冲信号，还需经过一个二分频器件（由D触发器74LS74实现）。同时分频器还能为蜂鸣器提供1KHz和2KHz的脉冲信号。 图2：脉冲信号发生电路图 2、计时与显示电路 计时电路钟的计数器为该实验的核心部分。 计数： CC4518为模十的计时器，可以对“秒个位”和“分位”进行计数，由于“秒十位”为1至5的数字，故用74LS161构成模六（六进制）计数器实现计数。将其QA和QC通过与非门与同步置数端连接，当“秒十位”变成0101时，在下一个脉冲时变成0000，从而完成模六计数。 进位： 秒个位进给秒十位：通过74LS161的计数功能即当、、、为高电平时CP端上升实现计数这里将秒个位的 3.校分电路 先引入一个开关方便调控。 开关断开时，B点电位为高电位，上面的非门U4B输出“0”， 与非门U2A被封锁。而下面的U5A选通，秒十位产生的进位脉冲送到分位计数器的EN端。 开关闭合时，B点电位为低电位，下面的U5A输入“0”，则输出“1”被封锁。而上面的非门U4B输出“1”，与非门U2A被选通，输出校分信号，输入到分位计数器的EN端。 图4：校分电路 4.清零电路 引入开关方便调控。 开关闭合时，A点为低电位，U7A输出高电位，U7B输出低电位，则3个计数器都能实现清零。 开关断开时，个个电位与闭合时相反，正常计数。 图5：清零电路 5.报时电路 根据要求，当电路在9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音，9分59秒发高音，易知，当分个位4518输出1001，秒十位74LS161输出0101，秒个位4518输出0011、0101或0111时发低音，输出1001时发高音。 由上述条件画出卡诺图后可得，将3Q4、3Q1、2Q3、2Q1同时为“1” （与运算）作为公共选通信号，1Q21Q1、1Q31Q1、1Q31Q21Q1其中一个为“1”（与或运算）后的信号，通过运算可得1Q21Q1+1Q31Q1+1Q31Q21Q1=1Q1（1Q2