電子電工實(shí)驗(yàn)報(bào)告(二).doc

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電工電子 綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告 多功能數(shù)字計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì) 1. 學(xué)習(xí)要求 ……………………………………………2 2. 題目簡(jiǎn)介…………………………………………………… 2 3．電路功能設(shè)計(jì)…………………………………………………2 4. 單元電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………3 　4.1 脈沖發(fā)生電路 …………………………………………………3 4.2 計(jì)時(shí)電路 …………………………………………………… 3 4.3 譯碼顯示電路 …………………………………………………4 4.4 清零電路 …………………………………………………… 5 4.5 校分電路 …………………………………………………… 6 4.6 仿電臺(tái)報(bào)時(shí)電路 ………………………………………………6 5.總電路圖 …………………………………………………………7 6.主體電路的裝調(diào) ………………………………………………7 7.電路故障的檢查 ……………………………8 8.實(shí)驗(yàn)心得 …………………………………………………………8 9.附錄 ……………………………………………………………8 9.1 元件清單 …………………………………………………… 9 9.2 芯片引腳圖和功能表 ……………………………………………9 10.參考文獻(xiàn) …………………………………………………………10 一、學(xué)習(xí)要求 掌握數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，裝調(diào)技術(shù)及數(shù)字鐘的功能擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì) 二、題目簡(jiǎn)介 要求大家運(yùn)用所學(xué)集成電路的工作原理和使用方法，學(xué)會(huì)在單元電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)時(shí)器，可以完成0分00秒—9分59秒的計(jì)時(shí)功能，并在控制電路的作用下具有開(kāi)機(jī)清零、快速校分、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。采用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)大家分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，提高大家設(shè)計(jì)電路、調(diào)試電路的實(shí)驗(yàn)技能。 三.電路功能設(shè)計(jì)要求 1、設(shè)計(jì)制作一個(gè)0分00秒～9分59秒的多功能計(jì)時(shí)器,設(shè)計(jì)要求如下： 1) 設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖發(fā)生電路，為計(jì)時(shí)器提供秒脈沖（1HZ），為報(bào)時(shí)電路提供驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的高低脈沖信號(hào)（1KHZ、2KHZ）； 2) 設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)電路：完成0分00秒～9分59秒的計(jì)時(shí)、譯碼、顯示功能； 3) 設(shè)計(jì)清零電路：具有開(kāi)機(jī)自動(dòng)清零功能，并且在任何時(shí)候，按動(dòng)清零開(kāi)關(guān)，可以對(duì)計(jì)時(shí)器進(jìn)行手動(dòng)清零。 4) 設(shè)計(jì)校分電路：在任何時(shí)候，撥動(dòng)校分開(kāi)關(guān)，可進(jìn)行快速校分。（校分隔秒） 5) 設(shè)計(jì)報(bào)時(shí)電路：使數(shù)字計(jì)時(shí)器從9分53秒開(kāi)始報(bào)時(shí)，每隔一秒發(fā)一聲，共發(fā)三聲低音，一聲高音；即9分53秒、9分55秒、9分57秒發(fā)低音（頻率1kHz），9分59秒發(fā)高音（頻率2kHz）； 6) 系統(tǒng)級(jí)聯(lián)。將以上電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)完成計(jì)時(shí)器的所有功能。 7) 可以增加數(shù)字計(jì)時(shí)器附加功能：定時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示等。 2. 電路原理簡(jiǎn)介 數(shù)字計(jì)時(shí)器由計(jì)時(shí)電路、譯碼顯示電路、脈沖發(fā)生電路、校分電路、清零電路和報(bào)時(shí)電路這幾部分組成。其原理框圖如下： 四、 單元電路設(shè)計(jì)要求 1、脈沖發(fā)生電路 振蕩器是數(shù)字鐘的核心。采用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)過(guò)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖（1HZ）。 分頻器的功能主要有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖（1HZ）。 二是提供功能擴(kuò)展電路所需驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)（1KHZ、2KHZ）。 采用晶體的固有頻率為32768HZ=215HZ。 CC4060、74LS74 脈沖電路 采用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)過(guò)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖（1HZ）。為了得到秒脈沖信號(hào)，還需再經(jīng)過(guò)一個(gè)二分頻器件（由D觸發(fā)器74LS74實(shí)現(xiàn)）。同時(shí)分頻器還能為蜂鳴器提供1KHz和2KHz的脈沖信號(hào)。 2、計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) CC4518（分位、秒個(gè)位）、74LS161（秒十位） 計(jì)時(shí)電路 將2Q1和2Q3通過(guò)與非門(mén)與同步置數(shù)端連接，當(dāng)“秒十位”變成101時(shí)，在下一個(gè)脈沖時(shí)變成0000，從而完成模六計(jì)數(shù)。當(dāng)“秒十位”由101變?yōu)?00時(shí)，2Q3由1變0，由于連接4518的EN端，便向“分個(gè)位”輸送一個(gè)下降沿，從而完成了向“分個(gè)位”的進(jìn)位。而“秒個(gè)位”由1001變成0000時(shí)，1Q4由1變0，而74161通過(guò)上升沿計(jì)數(shù)，所以1Q4要經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)連接到74161的CP端，從而實(shí)現(xiàn)向“秒十位”的進(jìn)位。 3、譯碼、顯示電路的設(shè)計(jì) 譯碼器 CC4511 顯示器 共陰LED七段字型數(shù)碼管 顯示電路 譯碼器通過(guò)共陰極顯示器，將分和秒的個(gè)位、十位分別在七段數(shù)碼顯示器上顯示出來(lái)。 4、校分電路、清零電路、仿電臺(tái)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì) 74LS00（與非門(mén)）、74LS21（與門(mén)）、CC4069（非門(mén)）、74LS32（或門(mén)） 校分電路 對(duì)于校分模塊，分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)不同的來(lái)源：一個(gè)是秒的進(jìn)位信號(hào)，還有一個(gè)是快速校分信號(hào)（可以是1Hz或2Hz脈沖，這里我選擇的是1Hz脈沖），根據(jù)校分開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)決定送入分計(jì)數(shù)器的脈沖來(lái)源，以完成正常工作或快速校分功能。因?yàn)椋ㄒ孕７衷O(shè)計(jì)為例）分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖由兩個(gè)來(lái)源（如上所述），只要這兩個(gè)來(lái)源中有一個(gè)滿足，則分計(jì)數(shù)器可進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此這兩個(gè)來(lái)源將滿足“或”的關(guān)系，我們通過(guò)一個(gè)或門(mén)來(lái)選通這兩個(gè)信號(hào)。 清零電路 這個(gè)模塊可以將使能端與清零端的接口封裝在整個(gè)模塊中作為整個(gè)的計(jì)時(shí)模塊的使能與清零來(lái)使用 報(bào)時(shí)電路 將3Q4、3Q1、2Q3、2Q1同時(shí)為“1” （與運(yùn)算）作為公共選通信號(hào)，1Q21Q1、1Q31Q1、1Q31Q21Q1其中一個(gè)為“1”（與或運(yùn)算）后的信號(hào)，通過(guò)運(yùn)算可得1Q21Q1+1Q31Q1+1Q31Q21Q1=1Q1（1Q2+1Q3+1Q31Q2）=1Q1（1Q2+1Q3），即將1Q1（1Q2+1Q3）的信號(hào)作為低音的另一選通信號(hào)，1Q41Q1相與的信號(hào)作為高音的另一選通信號(hào)。 五、總電路圖： 六、主體電路的裝調(diào) （1）連接“脈沖發(fā)生電路”，正確連接后利用萬(wàn)用表檢測(cè)。將萬(wàn)用表打在電壓10V檔，若正常輸出則可以看到萬(wàn)用表指針以1次/秒的頻率左右擺動(dòng)； （2）連接“計(jì)時(shí)（顯示）電路”，觀察數(shù)碼管是否正常顯示，同時(shí)也可觀察計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)、清零等功能； （3）連接校分電路，首先斷開(kāi)74161與“分個(gè)位”4518EN端的導(dǎo)線，將校分電路接入，利用一根導(dǎo)線代替開(kāi)關(guān)使用。 （4）連接“清零電路”，注意將“清零電路”接入后，原先74161和4518清零端的導(dǎo)線要拔掉； （5）連接“報(bào)時(shí)電路”，根據(jù)電路圖仔細(xì)連接，要耐心。 七、電路故障的檢查 1、檢查電路的連接 在接好連線后，首先必須對(duì)照電路圖認(rèn)真仔細(xì)檢查電路連線，如集成塊的引腳是否插對(duì)了，是否有漏線和錯(cuò)線，特別要檢查電源和地線是否有短路現(xiàn)象。 2、通電檢查 （1）、直接觀察。在上述檢查無(wú)誤后，要先調(diào)好所需的電源電壓，然后才能給電路通電。觀察電路是否有發(fā)熱、冒煙等異常現(xiàn)象。如果有，應(yīng)立即關(guān)斷電源，排除故障后，才可重新通電。 （2）、通電測(cè)試。用萬(wàn)用表直接測(cè)量集成塊的電源管腳。檢查電源的正、負(fù)極是否接好。如果電源正確仍然有錯(cuò)誤，要在錯(cuò)誤的狀態(tài)下，用萬(wàn)用表逐個(gè)檢查各個(gè)門(mén)的輸出邏輯是否正確，若某個(gè)門(mén)的輸出不對(duì)時(shí)再檢查其輸入，順藤摸瓜找出原因。 （3）、動(dòng)態(tài)逐級(jí)跟蹤法?？捎冒l(fā)光二極管來(lái)逐級(jí)顯示低頻階躍信號(hào)是否符合動(dòng)態(tài)邏輯關(guān)系。 （4）、采用替代法檢查?？赏ㄟ^(guò)更換同型號(hào)元器件來(lái)發(fā)現(xiàn)器件故障。 八、實(shí)驗(yàn)心得 通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我了解了更多的集成電路的功能原理，也增強(qiáng)了自己的實(shí)際動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)前要先了解元器件的功能和引腳圖，這樣會(huì)使實(shí)驗(yàn)更加流暢，實(shí)驗(yàn)中要仔細(xì)謹(jǐn)慎，連線時(shí)要頭腦清醒，有層次。在確定得到脈沖時(shí)，可以用紅表筆接4060的3腳，黑表筆接地，將萬(wàn)用表打到直流10V檔，看是否指針來(lái)回?cái)[動(dòng)。 總的來(lái)說(shuō)這次實(shí)驗(yàn)讓我學(xué)到了許多知識(shí)，感謝老師和同學(xué)給予的幫助。 九、芯片引腳圖和功能表 引腳圖 CC4518邏輯功能表 輸入 輸出 Cr CP EN 清零 1 0 0 0 0 計(jì)數(shù) 0 ↑ 1 BCD碼加法記數(shù) 保持 0 0 保持 計(jì)數(shù) 0 0 ↓ BCD碼加法記數(shù) 保持 0 1 保持 74LS74邏輯功能表 輸入 　　輸出 CP Ｄ 清零 ０ １ ０ １ 置“１” １ ０ １ ０ 送“０” ↑ １ １ ０ ０ １ 送“１” ↑ １ １ １ １ ０ 保持 ０ １ １ 保持 不允許 ０ ０ 不確定 74LS161邏輯功能表 輸入 輸出 CP D C B A 清零 0 0 0 0 0 0 送數(shù) ↑ 1 0 d c b a d c b a 0-1 記數(shù) ↑ 1 1 1 1 二進(jìn)制加法記數(shù) 保持 1 1 0 1 不變 保持 1 1 1 0 不變 十、參考文獻(xiàn) [1]馬鑫金編.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū).南京：南京理工大學(xué)，2006年 [3]李銀華等編著.電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005年 [4]王建新，姜萍編著.電子線路實(shí)踐教程.北京：科學(xué)出版社，2003年