电工电子实验报告

3、逻辑功能说明：
CD4040是一种常用的12分频集成电路。当在输入端输入某一频率的方波信号时，其12个输出端的输出信号分别为该输入信号频率的2-1~2-12，在电路中利用其与NE555组合构成脉冲发生电路。其内部结构图如图4所示。
引脚图如图3所示，其中VDD为电源输入端，VSS为接地端，CP端为输入端CR为清零端，Q1~Q12为输出端，其输出信号频率分别为输入信号频率的2-1~2-12。
南京理工大学
课程论文
课程名称：电工电子综合实验
论文题目：数字计时器
姓名：俞赛艳
学号：1110200210
成绩：
任课教师评语：
签名：
年月日
摘要:数字计时器由秒脉冲信号发生器、计时电路、译码显示电路、校分电路、清零电路、报时电路等几部分单元电路组成，设计完成后可实现多种功能的综合应用。本文首先介绍了实验内容与设计的功能要求,然后较详细地阐述了各单元电路的相关原理，并对相关电路图进行了分析。
H=59′53″·f3+59′55″·f3+59′57″·f3+59′59″·f4
6.联接试验内容1.—5.各项功能电路，实现电子计时器整点计时﹑报时、校分、清零电路功能。
2、实验器材：
1、集成电路：
NE5551片(多谐振荡)
CD40401片（分频）
CD45182片（8421BCD码十进制计数器）
CD45114片（译码器）
D
Q
0
X
X
X
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X
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X
X
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X
X
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X
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X
X
X
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表5 74LS20逻辑功能表
七、74LS212片（4输入与门）：
1、引脚布局图：
图10 74LS21引脚布局图
2、逻辑功能说明：
74LS21是一种4输入与门集成电路。
3、逻辑功能表：
输入
输出
A
B
C
D
Q
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X
X
X
0
X
0
X
X
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X
X
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X
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X
X
X
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逻辑图：
接线图：
七、完整计时器逻辑图、接线图
逻辑图：
接线图：
八、实验出现问题及心得
实验中遇到的问题及解决办法
（1）首先遇到的问题是，秒脉冲产生不正常，经老师指导，检测了4040和74LS74各引脚电位，发现有一根电源线没有接好。
（2）其次，计时电路不能正常工作。这次问题比较严重，很多地方出现了问题，我自己先检查了一下电路，发现有几个接电源和接地的引脚接错了，但改正后发现还是不对。经老师指导后，发现是我的译码器4511和计数器74161坏了，更换过后，可以正常工作了。
（3）后来的校分电路、清零电路以及蜂鸣电路，在吸取了前面的经验教训后都是一气呵成，没有出现差错。
心得体会
大三一开始就是这样一个综合性的实验，综合了大二学的好多专业基础知识，很有挑战性。在暑假的社会实践中，我意识到了在社会中动手能力的重要性，所以对这次实验也很重视。首先，老师介绍实验时不在像上学期那样心不在焉，主动去记录了一些要求。其次，回来后做了详细的实验设计，搞懂每一步的作用。最后，在实验的前一天晚上，我又温故了一遍实验图纸，确保搞清原件之间的关系。第二天实验很顺利，按照图纸接了一个上午就基本就将电路完成，只是出现了两个小问题。中午我思考了一下应该是设计上固有的缺陷导致的问题，下午参照了同学的图纸重新修改了下，电路就完全符合要求了，暗自庆幸，实验过程中几乎没有接错线，也没出现坏的原件。完成之后欣赏了一下自己的作品，虽然已经符合了所有的功能要求，整个线路板被我接成了鸟巢状，线路交错纵横，心有余悸，要是刚才接错一根线就惨了，很难找出问题。为什么线会接成这样呢？主要是多个原件在线路板上的布局问题，我开始接线根本没考虑布局，因为以前也没接过这么多原件的电路板，随手接的后果就是线路成了马蜂窝。无论怎样，这次实验还是给了我很大鼓舞与锻炼，它让知道只要好好准备，大胆细心我能把实验做的更好。
关键词:
脉冲信号发生电路、计时电路、报时电路、校分电路、清零电路
正文:
一、实验目的：
1、掌握常见集成电路工作原理和使用方法。
2、学会单元电路设计与组合方法。
二、实验要求：
实现00分00秒~59分59秒的数字计时器，设计正确、布局合理、排线整齐、功能齐全。
三、实验内容：
1、设计制作一个0分00秒～59分59秒的多功能计时器,设计要求如下：
1.应用CD4511BCD码译码器﹑LED双字共阴显示器﹑300Ω限流电阻设计﹑安装调试四位BCD译码显示电路实现译码显示功能。
2.应用NE555时基电路、3KΩ、1KΩ电阻、0·047UF电容和CD4040计数分频器设计，安装，调试秒脉冲发生器电路（输出四种矩形波频率f1=1HZ f2=2HZf3≈500Hz f4≈1000Hz）。
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表3 CD4511逻辑功能表
五、74LS003片（与非门）：
1、引脚布局图：
图8 74LS00引脚布局图
2、逻辑功能说明：
74LS00是一种十分常见的集成电路，其中集成了4个与非门。
CD4511是一种8421BCD码向8段数码管各引脚码的转换器。当在其四个输入端输入8421BCD码时，其7个输出端可直接输出供7段数码管使用的信号。
BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。
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表6 74LS21逻辑功能表
八、74LS741片（D触发器）：
1、引脚布局图：
图11 74LS74引脚布局图
2、逻辑功能说明：
74LS74集成电路是一种D触发器。
3、逻辑功能表：
对于这一要求，我们可以列一张表来形象的看出这一性质：
时刻
分十位
分个位
秒十位
秒个位
音高
频率
m8m7m6m5
m4m3m2m1
s8s7s6s5
s4s3s2s1
59分53秒
0101
1001
0101
0011
低
约500Hz
59分55秒
0101
1001
0101
0101
低
约500Hz
59分57秒
0101
1001
0101
附录
各元件引脚布局图及逻辑功能
一、NE5551片(多谐振荡)：
1、引脚布局图：
图1 NE555引脚布局图
2、内部结构图：
图2 NE555内部结构图
3、逻辑功能说明：
NE555是在电子科技行业广为应用的一种集成电路，用途十分广泛。在本电路中，构成时钟发生器，是整个电路的核心。其引脚布局图如图1所示，其中引脚1为接地端，引脚2和引脚6为输入端，引脚3为输出端，引脚4为复位清零端，引脚5为调整端（通常空置或通过一个电容接地），引脚7位放电端，引脚8为电源。
逻辑图：
接线图：
五、复位电路：
清零电路为了考虑到防抖动，因此在这里也采用触发器来实现。
正常状态下，开关打在高电平，电路正常工作。当要清零时，打到低电平位置
逻辑图：
接线图：
六、报时电路：
电路每小时进行一次报时，从59分53秒开始报时，每隔一秒发一声，共三声低音、一声高音。即59分53秒、59分55秒、59分57秒为低音，59分59秒为高音。实际上，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，进行报时即可。
3、逻辑功能表：
输入
输出
B
A
Q
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
表4 74LS00逻辑功能表
六、74LS20一片（4输入与非门）：
1、引脚布局图：
图9 74LS20引脚布局图
2、逻辑功能说明：
74LS20同样是一种与非门集成电路，与74LS00不同的是它的每个与非门有4个输入端。
3、逻辑功能表：
输入
输出
A
B
C
三、CD45182片（8421BCD码十进制计数器）：
1、引脚布局图：
图5 CD4518引脚布局图
2、内部结构图：
图6 CD4518内部结构图
3、逻辑功能说明：
CD4518时一种常用的8421BCD码加法计数器。每一片CD4518集成电路中集成了两个相互独立的计数器，每个计数器的内部结构图如图6所示。