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电子电工综合实验
实验报告

多功能数字计时器设计

院系：电子工程与光电技术学院
专业：通信工程
指导老师：
完成时间：2009.9

目录

1.实验目的
2.设计内容简介················
3.设计要求····················
4.设计电路原理图··············

通信一班0704220134李静

5.电路逻辑原理图及工作原理
6.各单元电路原理及逻辑设计

6.1秒信号发生器··················
6.2计时电路······················
6.3清零电路·······················
6.4校分电路······················
6.5报时电路·······················
6.6起停原理及电路图···
6.7总电路图
7.电路安装及调试说明
8.实验感想····················
9.附录························

9.1工具及器件清单················
9.2各元件的引脚图及功能表········
10.参考文献····················

1.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。

2.设计内容简介：

本实验采用中小规模集成电路设计一个数字计时器。数字计时器是由脉冲发
生电路，计时电路，译码显示电路，和控制电路等几部分组成。其中控制电路由
清零电路，校分电路，和报时电路组成。

通信一班0704220134李静

3.设计要求：

1)设计一个脉冲发生电路，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)设计一个计时电路，完成0分00秒~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
1kHz），9分59秒发高音（频率2kHz）
4)设计校分电路，在任何时候，拨动校分开关，可进行快速校分
5)设计清零电路，具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)可增加数字计时器附加功能，例如数字计时器定时功能、电路起停功能、电
路采用动态显示等。
4.设计电路原理图

5.电路逻辑原理图及工作原理

通信一班0704220134李静

工作原理：由振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，
再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器记满60后向分计数器进位。计数器的
输出经译码器送显示器。记时出现误差时可以用校时电路进行校分，校秒。扩
展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展。

6.各单元电路原理及逻辑设计
6.1秒信号发生器
秒信号发生器提供计时电路的时钟并为报时电路提供驱动信号。为提供
较为精确的秒脉冲信号，采用32768Hz的石英晶体多谐振荡器作为脉冲信号
源。分频器CD4060最高可实现214分频，即最低频率端Q14的脉冲信号频
率为2Hz，因此增加一个D触发器实现的倍频器来产生1Hz的秒脉冲信号。
将D触发器的Q端与D端扭接在一起实现倍频器，则Q端的输出信号即为
1Hz的秒脉冲信号。报时电路所需要的1KHz，2KHz的脉冲信号由4060的
管脚Q4和管脚Q5提供。
所用器件：32768Hz晶体管、22MΩ电阻、20PF电容、10PF电容、4060、
74LS74。

原理图：

通信一班0704220134李静

6.2计时电路
该电路是本实验基础电路中的关键电路，由分计数器、秒十位计数器、
秒个位计数器构成。分计数器和秒十位计数器直接用CD4518BCD码计数器
实现十进制计数功能；秒十位计数器为六进制计数器，将74LS161做成一个
从0000～0101的模六计数器实现。连接时，秒脉冲电路产生的秒脉冲信号
送入秒个位计数器（CD4518A）的EN端，秒个位单元中的输出1Q4通过一
非门接入74LS161的时钟端作为时钟信号完成个位与十位的级联（接非门是
因为161的~CLK是上升沿触发，而1Q4在9~0的跳变时是下降沿“1001”
——“0000”）。做秒十位记数时，用反馈置位法，2Q1和2Q3通过一与非门
接入置数端同时数据输入端均接地，实现模六功能。将计数位2Q3作为驱动
信号送入分计数器（CD4518B）的EN端，则数字计数器整体的计数功能即
可实现。
显示电路采用三片CD4511显示译码器和三个七段共阴显示字，