数字计时器设计

数字计时器设计

姓名：胡楷

学号：0704240217

专业：电子科学与技术

指导：电子技术中心

时间：2009年9月5日

目录

1.实验目的。

2.设计内容简介。

2.1设计电路的功能

2.2 设计数字钟的功能要求

3.实验原理。

3.1设计原理

3.2具体的原理框图

3.3对计数器的工作原理进行说明

3.3.1脉冲发生器

3.3.2计时电路

3.3.3译码显示电路

3.3.4报时电路

3.3.5校分电路

3.3.6清零电路

4.遇到的问题及解决方法。

4.1装调方法

4.1.1连接调试方法

4.1.2布线原理

4.1.3导线连接顺序

5. 实验中的收获及体会

6.附录

6.1电路连接总图

6.2 元件清单

6.3 芯片引脚图

6.4 参考文献

一．实验目的

(1)掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。

(2)学会单元电路的设计方法。

三．设计内容简介

1.设计电路的功能

运用所学集成电路的工作原理和方法，学会在单元电路的础进行小型数字系统的设计。要求设计一个数字计时器，可以完成0分00秒~9分59秒的计时功能，并在控制电路的作用下开机清零、快速校分、整点报时功能。

2.设计数字钟的功能要求

2.1 设计脉冲发生电路，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；

2.2 设计报时电路完成0分00秒~9分59秒的计时功能。

2.3 设计校分电路，在任何时刻拨动校分开关，可进行快速校分。

2.4 设计清零电路

2.4.1 具有开机自动清“0”；

2.4.2 任何时刻，可以实施手动清“0”；

2.5设计仿电台报时电路，计时器从9分53秒开始报时，每隔一秒发一声，先发三声低音再发一声，即9分53秒、9分55秒、9分57秒发低音(1KHZ),9分59秒发高音（2KHZ）。

2.6系统级联调试，将上述电路进行级联完成计时器的所有功能；

2.7可增加数字计数器附加功能。

2.8 按规范要求写出完整的设计论文。

四．实验原理

1.设计原理：

电路有振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路和报时电路组成。振荡器产生的脉冲信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送计时器，计时器通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。校分电路实现对“分”上数值的控制，而不受秒十位是否进位的

影响，报时电路通过1KHZ或2 KHZ的信号和要报时的时间信号进行“与”的运算来实现的定点报时的，通过两个不同频率的脉冲信号使得在不同的时间发出不同的响声。

2.具体的原理框图

3.对计数器的工作原理进行说明3.1 脉冲发生器

脉冲发生电路时为计时电路提供计时脉冲的，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。

具体电路可由频率为f=32768HZ=215 HZ 的晶振和14位二进制串行分频器CD4060实现。

CD4060最大分频系数是214 ，即14

0141

2

Q f f =

•，则从CC4060上获得脉冲信号的最小频率为14

1414

1

222

Q f Hz =

•=，为了得到秒脉冲信号，还需要经过一个二分频电路，二分频电路可以由触发器构成。原理图如下：

3.2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CD4518和四位二进制加法计数器74161来实现。电路图如下：

3.3译码显示电路

译码器可以采用无需外加上拉电阻的四线-七线译码器7448来驱动共阴显示器。

3.4 报时电路

需要在某时刻报时，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。电路图如下

3.5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计数器的进位信号控制，而选通一个频率较快的校分信号进行校分。校分电路参考原理图如下图：

3.6 清零电路

设计一个清零电路，使之具有开机清零和不掉电清零两种清零功能:开机清零是指在电路刚刚上电时可以使所有的计数器自动复位，即从零开始工作；不掉电清零是指在电路正常工作时，按动清零开关，使计数器全部回零。清零电路参考原理图如下：

五．遇到的问题及解决方法

5.1 装调方法

5.1.1连接调试方法

按照信号的流向分级安装逐级级联，先把电路分为几个小部

分，按照信号的流向一部分一部分的连接，连好一部分后先进行调试，调试成功后，继续连下一级，一级一级的连接，就这样先连接后调试的原则进行。

5.1.2布线原理

平行布线：导线不宜太长，最好贴近底板在器件周围走线；切忌跨越器件上空和网状；布线，布局应整齐、规范、美观。

5.1.3导线连接顺序

先在面包板上固定好“1”电平; “0”电平；每个芯片使用时，应先接V CC，V SS两端；按信号流向顺序对子系统逐一布线，逐级级联。

六．实验中的收获及体会

刚拿到一堆元器件时不知道从哪里入手，后来老师拿了一个模版拿来参考，看后就知道如何下手了。先是把芯片贴在面包板上然后连线刚开始连线时还感觉蛮轻松的，到后来线多了的时候就感觉到一片麻，看的让人眼花缭乱。到最后甚至架起了高架桥。经过这次连线对我的启发很大：连线的时候要心平气和，不要遇到点问题就感到心烦意乱的，这样会使问题更糟。

特别值得一题的是在贴上芯片后第一步就是把芯片的电源和地接上，不然到后来线多时就搞忘了。

导线的颜色上选择也有很大的讲究，如果选择好了，对后来线多时就比较好识别了。我是按照高电平用橙色，低电平用褐色导线，这样检查时就一目了然了。