多功能数字计时器

多功能数字计时器 多功能数字计时器实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 一. 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 内容简介 在本实验中设计了一个多功能数字计时器，它能够完成四个基本功能，即从0分0秒到9分59秒的计时、报时、快速校分、清零等功能。此外还增加了一个附加功能，计时器的起停的功能，即在指定的时间停止计时，过了指定的时间后又开始计时。 二. 设计要求 1. 设计一个脉冲信号发生电路，为计时器提供秒脉冲、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秒到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(频率为1KHz)，9 分59秒发高音(频率为2KHz); 4. 设计校分电路，在任何时候，拨动校分开关，可以进行快速校分; 5. 设计清零电路，据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; 7. 增加附加功能，完成计时器的起停功能，本实验中设计在1分24秒时计时器停止 计时，8秒钟之后继续计时。 三. 设计原理 设秒的个位所对应的计数器的输出为1Q、1Q、1Q、1Q;秒的十位所对应的计数1234 器的输出为2Q、2Q、2Q、2Q;分的个位所对应的计数器的输出为3Q、3Q、3Q、12341233Q，其中Q为高位，Q为低位。 441 注:在下面的电路图中“丁”字形处的导线是有连接点的，而“十”字形处的导线是交叉而不连接的。 1. 整体电路设计 数字计时器是由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路和控制电路等几部分组成的，其中控制电路按照设计要求可以由校分电路、清零电路和报时电路组成。在计时电路上再加上附加电路，完成起停功能。具体的原理框图如下: 译码显示电路 报时电路 计时电路 起停电路 脉冲发生电路 清零电路 校分电路 2. 分布电路设计 (1) 秒脉冲信号的产生 脉冲发生电路是为计时电路提供计数脉冲的，因为设计的是计时器，所以需要产生1Hz的脉冲信号。这里可以采用石英晶体振荡器和分频器构成。 具体电路可以由频率为f=32768Hz=215Hz的晶振和14位二进制串行分频器0 CC4060实现。 1414CC4060最大分频系数是2，即f=(1/2)*f，则从CC4060上获得脉冲信号Q140 的最小频率是Q的输14 出为 14f=1/2*32768=2Hz，Q14 为了得到秒脉冲信号， 还需要经过一个二分频 电路，可以用D触发器 构成二分频电路。产生 秒脉冲信号的电路图如 右图所示: (2) 计时电路 计时电路中的计数器，可以采用二-十进制加法计数器CC4518和四位二进制加法计数器74LS161来实现。因为要求的是从0分00秒到9分59秒的计数器，所以用CC4518来完成秒的个位和分的个位，是0到9的计数器;用74LS161来完成秒的十位，是0到5的计数器。秒的个位的计数器的时钟端EN输入秒脉冲，则其输出可以完成从0到9的计数;将秒的十位的计数器设计成六进制的计数器，用2Q2Q13 来控制它的L非端，将四个置数输入端都连到低电平上，它的时钟端CP输入1Q，D4则它可以完成0到5的计数;分的个位的计时器的时钟端EN输入2Q，则它可以完3成0到9的计数。计时电路图如下: (3) 译码显示电路 本实验中采用的无需外加上拉电阻的四线-七线译码器4511属于共阴极数码管，其阳极电位高低由显示译码器CD4511来控制。计时电路正常工作时， CD4511的输入端D、C、B、A为8421BCD码，输出a到g即为驱动七段数码管相应显示段的信号(输出高电平时，发光段亮，输出低电平时，发光段灭)，从而使数码管显示出清晰、直观的数字符号。因此只要将七段译码显示器的管脚与4511的七线的对应管脚连接起来，然后将4511的四线与对应的计数器输出连接起来即可完成显示电路。同时应当注意，此时数码管的公共阴极一定要接地。因为由发光二极管(LED)的工作原理知，只有当它两端加上正向电压,并且这一正向电压大到一定程度时，才有电流从LED的阳极流向阴极时，半导体晶体才会发光。这一正向电压 Vz通常为1.5V,3V，比一般二极管的正向导通电压高得多。如果LED的两端所加电压小于Vz，或者为反向电压，PN结中的少子难以注入并与多子复合，LED就不会发光。因此，如果我们使数码管的公共阴极为高电 平“1”，那么无论七个LED的阳极电位是“1”还是 “0”(具体由译码器CD4511的输出端控制),它们都 不会处于正向工作状态，都不可能发光。因此共阴极 一定要接地。另外，为防止功耗过高，烧毁晶体管， 七段数码管每个输入端都应接上330?限流电阻。 例如秒的个位译码显示电路图如右图所示: (4) 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。要在9分53秒、9分55秒、9分57秒时报时，发低音;9分59秒报时发高音，则可以按照下面的方法设计电路。 在9分50秒时，分个位和秒十位的计数器的输出分别为:3Q3Q3Q3Q=1001，43212Q2Q2Q2Q=0101;3秒、5秒、7秒时都要发低音，秒个位的计数器的输出要求4321 1Q1Q1Q1Q=0011或0101或0111，报时脉冲信号可以由CC4060的输出分频信号4321 Q5(即1KHz)得到，9秒时要发高音，秒个位的计数器的输出要求1Q1Q1Q1Q=1001，4321此报时脉冲信号可以由CC4060的输出分频信号Q(即2KHz)得到。因此可以得到4 蜂鸣器的触发信号F=3Q3Q2Q2Q[(1Q+1Q)1QQ+1Q1QQ]。报时电路如图所示: 14132315144 蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，74LS21引脚输出的电流较小，输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。在本次实验中通过一个三极管3DG6来放大电流,驱动蜂鸣器。如图所示，蜂鸣器的正极接到VCC(，5V)电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基极B经过限流电阻后由74LS21的输出端控制，当输出为低电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声;当输出为高电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过电路的设计来控制74LS21的输出端的电平的高低来使蜂鸣器发出声音和关闭。 报时电路的工作过程是:当计时器为9分53秒、55秒或57秒时， F以1KHz的频率在0、1之间转换，三极管以1KHz的频率在导通和截止之间转换，则蜂鸣器以1KHz的频率发出响声;当计数器为9分59秒时，F以2KHz的频率在0、1之间转换，三极管以2KHz的频率在导通和截止之间转换，则蜂鸣器以2KHz的频率发出响声。于是该电路完成了报时功能。 (5) 校分电路 设置一个开关，当开关打到“正常”档时，计数器正常计数;当开关打到“校分”档时，分计数器可以进行快速校分，即分计数器可以不受秒的计数器的进位信号的控制，而选通一个频率比较快的校分信号(1Hz)进行校分。因此设计电路时 只要将分计数器的时钟端改变，用设计好的信号来控制它即可。 如果将校分电路的信号直接送到分计数器的时钟端，开关的颤动产生的脉冲会导致分计数器的触发，从而影响校分功能，所以要将开关设计成消颤开关。根据数字电路中所学的知识可知，用D触发器就可以构成消颤开关。校分电路原理图如下: 校分电路的工作过程是:当开关打在“1”时，D触发器处在置“1”的工作状态，于是经过后面的二入与非门将2Q3输送到分个位计数器的时钟端，计时器正常计时;当开关打在“2”时，D触发器处在清零的工作状态，之后将1Hz的信号输送到分个位的计数器的时钟端，进行快速校分，直到合适的分时再将开关打到“1”，接着正常计时。于是电路完成了校分的功能。 (6) 清零电路 设计一个清零电路，使得电路具有开机清零和手动清零两种清零功能:开机清零是指在电路刚刚接通电源时可以使得所有的计数器自动复位，即从零开始工作;手动清零是指在电路正常工作时，按动清零开关，使得计数器全部回零。清零电路如下: 清零电路的工作过程是:当刚打开电源时，由于电容两端电压不会突变(此时开关打开)，因此电容两端电位都为零，从而达到开机清零的效果。正常计时状态时开关打开，计数器CC4518和74LS161的清零端都不工作，则计时器正常计时;当开关合上时，计数器CC4518和74LS161的清零端都工作，则两个计数器都被清零，整个计时电路清零。 (7) 系统级联 将上面设计的电路级联起来,完成计数器的所有基本功能。电路图如下: (8) 附加功能 本实验想要计时器在1分24秒时停止计时,并且在8秒钟之后开始接着计时。因此需要控制秒的个位的秒脉冲的输入，让其在1分24秒时停止输入脉冲，8秒之后再输入脉冲，这样就完成了起停的功能。为了能让计数器在停止计数8秒后接着计数，需要再增加一个计数器74LS161，当基本计数器(即0分00秒~9分59秒的计数器)在1分24秒的时刻停止计数时，让该计数器开始从0计数，8秒之后该计数器停止计数而基本计数器又开始工作。完成起停功能的电路图如下: 起停电路的工作过程是:当计时器达到1分24秒时，第二个74LS161开始以1Hz的频率计数，但是在它没有达到8秒时，基本计数器的秒个位的时钟端始终输入为0，则基本计数器停止了计数，而当第二个74LS161计数到8秒时，基本计数器的秒个位的时钟端输入1Hz，则它又接着从1分24秒开始正常计数，了这个时 刻，第二个74LS161开始处在送数的工作状态，将它的置数端的0送到计时器，使 它回到0，直到有信号使它计数。 四. 实验中遇到的问题及解决方法 1.学会用万用表测试电路中出错的地方 在将计时电路连接好后，开始测试，发现只有分的个位上的显示字亮了，而且还能正常的进位，但是秒的两个字都不亮。于是先用观察法，察看是不是导线连错地方了，由于高电平都是红色的导线，低电平都是黑色的导线，而且各个位上的导线也用了不同颜色的导线，因此察看起来很方便，没有什么错误。然后就用老师教的方法，用万用表察看各个部位，因为这是的问题是秒的字不亮，而且分能正常进位，那么也就是说计数器本身没有什么错误，问题肯定出在字的显示上，果然，用万用表测量秒的字两端的电压，才发现这两个字的高电平管脚没有接到电源上。通过解决这个问题得到教训:要细心连线。同时也学会运用了一种排查错误的方法。 2.使能端的连接 在测试附加电路时，发现电路不能完成起停功能，但是原理是正确的，检查连线也没有什么错误。基本计时器没有错误，那么一定是附加电路的某个地方出现了错误，于是再逐步察看，突然想起老师反复强调的使能端，发现果然是第二个74LS161的使能端没有连到位。得到教训，在使用一个芯片时，首先就要把它的高、低电平管脚以及使能端连接好，以使其能工作在需要的状态。 五. 实验中的体会及改进 本次实验前把实验的原理看了几遍，也查看了一些 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，大致将原理掌握了，因此感觉比较简单。特别是在听老师又把实验原理跟我们讲了一遍，因此觉得这次实验没什么难点，关键就是连线了。在连线时，我遵照老师的建议，先将所有要用到的芯片在接插板上插好，然后将它们的高电平管脚用红色的导线连到电源上，低电平管脚用黑色的导线连到地线上。为了便于之后错误的排查，将完成不同功能的连线用不同的颜色，这样既美观又方便，在下面的实验以及错误的检查上也证实了这一点。在设计电路的过程中运用到了数字电路中所学到的知识，感觉学有所用，尤其是一些基本的知识，比如卡诺图的使用、逻辑公式的使用等，不仅巩固了知识，而且使电路得到化简，还让我学会在电路实验时要先试着去设计，看看是否能否有更好的电路，然后再连线，这样思路清晰，也不易出错。这次实验中还用到了示波器和信号发生器，让我 们对以前学过的实验仪器的使用更加熟悉了，同时也让我知道我们所学的东西都是有用的，都要认真学习、掌握。这次实验让我体会很多，而且它锻炼了我的动手能力、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 问题的能力、设计电路的能力以及独立思考的能力，希望以后还会有更多这样的机会，我准备好迎接挑战。 六. 参考文献 《电子线路实践教程》 王建新、姜萍著 科学出版社 2003 《数字电路》 蒋立平著 南京理工大学翻印 2005 《通用元器件初学初用技术 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 》 张新德、李刚著 机械工业出版社 2005 电子资源0起点学习网 七. 附录 1.元器件清单 名称 型号 数量 显示字 共阴 3 译码器(驱动共阴) CC4511 3 BCD码计数器 CC4518 1 四位二进制计数器 74LS161 2 分频器 CC4060 1 D触发器 74LS74 1 非门 CC4069 1 二入与非门 74LS00 2 四入与门 74LS21 2 二入或门 74LS32 1 蜂鸣器 1 晶振 32768Hz 1 开关 2 三极管(PNP) 3DG6 1 10pF 1 电容 20pF 1 22uF 1 330Ω 3 电阻 10KΩ 4 22MΩ 1 工具(剪刀、起子、镊子) 一套 接插板 一套 示波器 一台 信号发生器 一台 导线 2.芯片管脚排列图