蜂鸣器控制实验心得体会

时间：2018-03-24 20:25

电路与电子技术学习心得或体会

第一部分：硬件一、数字信号1、 TTL和带的TTL信号（1、输出高电>2.4V,输出低电平<0.4V。

在下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。

最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

2，CMOS电平： 1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

3，电平转换电路：因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。

哈哈 4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。

否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。

5，TTL和COMS电路比较： 1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。

2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。

COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。

3）COMS电路的锁定效应： COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。

这种效应就是锁定效应。

当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。

防御措施： 1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。

2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。

3）在VDD和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。

4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。

6，COMS电路的使用注意事项 1）COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。

所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。

2）输入端接低内组的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。

3）当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。

4）当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。

电阻值为R=V0\\\/1mA.V0是外界电容上的电压。

5）COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS。

7，TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）： 1）悬空时相当于输入端接高电平。

因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。

2）在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。

因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧时，它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。

这个一定要注意。

COMS门电路就不用考虑这些了。

8，TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。

OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢

那是因为当三机管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的 0，而是约0。

而这个就是漏电流。

开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。

它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。

所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。

OD门一般作为输出缓冲\\\/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。

9，什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别

TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。

因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。

所以推挽就是图腾。

一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA）2、 RS232和定义一、RS-232-C RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。

。

它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。

常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。

这里只介绍EIA�RS-232-C（简称232，RS232）。

例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

1.电气特性 EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V 以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。

对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。

EIA-RS-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。

因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。

实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。

目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。

MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。

3、 RS485\\\/422（平衡信号）RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232\\\/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。

（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。

实际上还有一根信号地线，共5根线。

由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。

即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。

接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。

RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON\\\/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。

RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb\\\/s。

其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100kb\\\/s速率以下，才可能达到最大传输距离。

只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。

一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb\\\/s。

RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。

终接电阻接在传输电缆的最远端。

4、干接点信号二、模拟信号视频1、非平衡信号2、平衡信号三、芯片1、封装2、 74073、 74044、 74005、 74LS5736、 ULN20037、 74LS2448、 74LS2409、 74LS24510、 74LS138\\\/23811、 CPLD(EPM7128)12、 116113、 max69114、 max485\\\/7517615、 mc148916、 mc148817、 ICL232\\\/max23218、 89C51四、分立器件1、封装2、电阻：功耗和容值3、电容1) 独石电容2) 瓷片电容3) 电解电容4、电感5、电源转换模块6、接线端子7、 LED发光管8、 8字（共阳和共阴）9、三极管2N555110、蜂鸣器五、单片机最小系统1、单片机2、看门狗和上电复位电路3、晶振和瓷片电容六、串行接口芯片1、 eeprom2、串行I\\\/O接口芯片3、串行AD、DA4、串行LED驱动、max7129七、电源设计1、开关电源：器件的选择2、线性电源：1) 变压器2) 桥3) 电解电容3、电源的保护1) 桥的保护2) 单二极管保护八、维修1、电源2、看门狗3、信号九、设计思路1、电源：电压和电流2、接口：串口、开关量输入、开关量输出3、开关量信号输出调理1) TTL―>继电器2) TTL―>继电器（反向逻辑）3) TTL―>固态继电器4) TTL―>LED（8字）5) 继电器―>继电器6) 继电器―>固态继电器4、开关量信号输入调理1) 干接点―>光耦 2) TTL―>光耦5、 CPU处理能力的考虑6、成为产品的考虑：1) 电路板外形：大小尺寸、异形、连接器、空间体积2) 电路板模块化设计3) 成本分析4) 器件的冗余度1. 电阻的功耗2. 电容的耐压值等5) 机箱6) 电源的选择7) 模块化设计8) 成本核算1. 如何计算电路板的成本

2. 如何降低成本

选用功能满足价格便宜的器件十、思考题1、如何检测和指示RS422信号2、如何检测和指示RS232信号3、设计一个4位8字的显示板1) 电源：DC122) 接口：RS2323) 4位3”8字（连在一起）4) 亮度检测5) 二级调光4、设计一个33位1”8字的显示板1) 电源：DC5V2) 接口：RS2323) 3排 11位8字，分4个、3个、4个3组，带行与行之间带间隔4) 单片机最小系统5) 译码逻辑6) 显示驱动和驱动器件5、设计一个PCL725和MOXA C168P的接口板1) 电源：DC5V2) 接口：PCL725\\\/MOXA 8个RS2321. PCL725，直立DB37，孔2. MOXA C168P，DB62弯3) 开关量输出信号调理：6个固态继电器和8个继电器，可以被任何一路信号控制和驱动，接口：固态继电器5.08直立，继电器3.81直立4) 开关量输入调理：干接点闭合为1或0可选，接口：3.81直立5) RS232调理：1. LED指示2. 前4路RS232全信号，后4路只需要TX、RX、03. 无需光电隔离4. 接口形式：DB9（针）直立第二部分：软件知识一、汇编语言二、 C51该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到，至于第一部分，需要人来带吧。

为什么要掌握这些知识

实际上，电子工程师就是将一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原来的这些器件分离时无法完成的功能，做成一个成品。

所需要的技能越高、功能越复杂、成本越低、市场上对相应的东东的需求越大，就越成功。

这就是电子工程师的自身的价值。

从成本到产品售出，之间的差价就是企业的追求。

作为企业的老板，是在市场上去寻找这样的应用；对电子工程师而言，是将老板提出的需求或者应用按照一定的构思原则（成本最低、可靠性最高、电路板最小、功能最强大等）在最短的时间内完成。

最短的时间，跟电子工程师的熟练程度、工作效率和工作时间直接有关。

这就是电子工程师的价值。

将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成： 1) 输入 2) 处理核心 3) 输出输入基本上有以下的可能： 1) 键盘2) 串行接口（RS232\\\/485\\\/can bus\\\/以太网\\\/USB） 3) 开关量（TTL，电流环路，干接点） 4) 模拟量（4~20ma、 0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信号））输出基本上有以下组成： 1) 串行接口（RS232\\\/485\\\/can bus\\\/以太网\\\/USB） 2) 开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动） 3) 模拟量（4~20ma， 0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信号）） 4) LED显示：发光管、八字 5) 液晶显示器 6) 蜂鸣器处理核心主要有： 1) 8位单片机，主要就是51系列 2) 32位arm单片机，主要有atmel和三星系列 51系列单片机现在看来，只能做一些简单的应用，说白了，这个芯片也就是做单一的一件事情，做多了，不如使用arm来做；还可以在arm上加一个操作系统，程序既可靠又容易编写。

最近三星的arm受到追捧，价格便宜，以太网和USB的接口也有，周立功的开发系统也便宜，作为学习ARM的产品来说，应该是最好的；作为工业级的控制，是不是合适，在网友中有不同的看法和争议。

本公司使用atmel ARM91系列开发的1个室外使用的产品，在北京室外使用，没有任何的通风和加热的措施，从去年的5月份到现在，运行情况良好。

已经有个成功应用的案例。

但对于初学者来说，应该从51着手，一方面，51还是入门级的芯片，作为初学者练还是比较好的，可以将以上的概念走一遍；很多特殊的单片机也是在51的核的基础上增加了一些I\\\/O和A\\\/D、D\\\/A；也为今后学习更高一级的单片机和ARM打下基础。

再说了，哪个老板会将ARM级别的开发放在连51也没有学过的新手手中

在51上面去做复杂的并行扩展是没有必要的，比如，扩展I\\\/O口和A\\\/D、D\\\/A等等，可以直接买带有A\\\/D、D\\\/A的单片机；或者直接使用ARM，它的I\\\/O口线口多。

可以使用I2C接口的芯片，扩展I\\\/O口和A\\\/D、D\\\/A，以及SPI接口扩展LED显示，例如：MAX7219等芯片。

市面上一些比较古老的书籍中还有一些并行扩展的例子，如：RAM、EPROM、A\\\/D、D\\\/A等，我觉得已经没有必要去看了，知道历史上有这些一回事就行了；这知识，是所有产品都具备的要素。

所以要学，再具体应用。

单片机最小系统实训报告

单片机作为控制系统中最常见的芯片，所以学习并学会应用是我们学习自动化专业学生所应该具备的基本技能。

通过对单片机最小系统的研究，掌握单片机个引脚的基本功能，理解单片机工作过程及工作原理，以及与各种外部器件的连接，能够自己制作一个单片机最小系统的开发板并为其设置一个用于下载程序的串口对其进行下载程序并进行调试使我们所学知识与实践结合起来。

　　一、方案设计、　　1.设计方案思路　　2.设计框图　　二、电路设计　　1. 电源电路　　2. 振荡电路　　3. 复位电路　　4. RS232串口电路　　5. 蜂鸣器电路　　6. 八段数码管显示电路　　7. LED电路

救护车蜂鸣器的设计论文verilog

1 救护车警铃电路的设计；内容要求；用 NE556 时基电路及电阻，电容等元器件设计一个低频对高频调制的救护车警铃电路，调整合理参数使警铃效果较好。

提交形式；电路，论文，PPT 数据；教材，Mutisim 。

邮箱；songzhuxia.163.com 1 1.时基电路使用说明 556 定时器的电源电压范围较宽，可在+5~+16 范围内使用（若为CMOS 的555 芯片则电压范围在+3~+18V 内）电路的输出有缓冲器，因而可直接推动TTL 或CMOS 电路中的各种电路，包括能直接推动等器件。

本实验所使用的电源电压Vcc=+5V。

封面：按统一的格式（由教材科印发）参考文文章格式：页面设置：A4、页边距：上下左右各2.5 厘米，各1.5 厘米。

文章题目：宋体、二号、居中、段前30 磅、段后10 磅文摘：楷体、五号、左缩进2 字符、悬挂2 字符、右缩进2 字符、行距1.25 倍。

目录：楷体、五号、左右对齐，中间隔以小园点、行距1.25 倍。

正文：宋体、小四号、行距1.25 倍。

一级标题：宋体、四号、加粗、行距1.25 倍。

二级标题：宋体、小四号、加粗、行距1.25 倍。

3J 标题：宋体、小四号、行距1.25 倍。

表序表题：宋体、小五号、表格上方居中。

图序图题：宋体、小五号、图位下方居中。

参考文献：宋体、小五号、左对齐。

的电源电压Vcc=+5V。

1．封面 2．中外文摘要或设计总说明 3．目录 4．正文 5．致谢 6．参考文献 7．附录此类主要分为提纲。

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设计原理。

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设计思路。

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数字电路三人表决器设计

“三人表决器”“三人表决器”的逻辑功能是：表决结果与多数人意见相同。

设X0、X1、X2为三个人（输入逻辑变量），赞成为1，不赞成为0； Y0为表决结果（输出逻辑变量），多数赞成Y0为1，否则，Y0为0。

其真值表如表1所示。

表1 “三人表决器”真值表输入逻辑变量输出逻辑变量X0 X1 X2 Y00 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1由真值表写出逻辑表达式并化简得：Y0=X0*X1+X0*X2+X1*X2 （1）要实现这个逻辑功能，如果用“集成逻辑门”，则可选用三个两输入“与门”和一个三输入“或门”来实现。

但是，这里我们不是用“集成逻辑门”，而是用PLC“程序”来实现。

程序语句如下：0 LD X01 AND X12 LD X0 3 AND X2 4 ORB 5 LD X1 6 AND X2 7 ORB 8 OUT Y0 9 END将这个程序语句写入到PLC中，再进行接线：用三个开关分别控制X0、X1、X2，用一盏指示灯来显示表决结果，并将COM1连接到24V直流电源的正极。

接线完毕就可以进行演示实验的操作了。

如果赞成，则合上开关；如果不赞成，则断开开关。

指示灯的亮灭，显示的是表决的结果。

灯亮表示多数赞成，灯不亮，则表示多数不赞成。

表决结果与多数人意见相同。

下面探讨一下由“逻辑表达式”来编写PLC程序的规律。

一般书上用A、B、C表示输入逻辑变量，用Y表示输出逻辑变量。

在这里为了编程的方便，我们有意把PLC的输入继电器（X）的触点作为输入逻辑变量，把输出继电器的线圈作为输出逻辑变量。

例如，在表达式（1）中，X0、X1、X2为三个输入逻辑变量，代表三个人，Y0为输出逻辑变量，代表表决结果。

同时在PLC中，X0、X1、X2又是三个输入继电器，都是输入继电器的常开触点； Y0是一个输出继电器，是输出继电器的一个线圈。

式（1）是一个“与或式”，在第一项X0*X1中，“X0”在项首，用[LD]指令,即LD X0，“*”是“与”逻辑，用[AND]指令，即AND X1。

第二项、第三项也是这个规律，三项相加，“+”是“或”逻辑，用[ORB]指令，[ORB]指令是“块或”指令。

因为每一个“与项”都是两个触点相串联的“串联电路块”，而“相加”就是作并联连接，即“串联电路块”作并联连接，所以要用“块或”指令。

Y0是输出，用线圈输出指令[OUT],即OUT Y0。

程序结束用[END]指令。

认真总结由“逻辑表达式”来编写PLC程序的规律，这对于快速编程很有好处。

但是，一般的初学者，往往都是由“逻辑表达式”到“梯形图”，再到“程序语句”。

为了帮助初学者，我们将这个程序的梯形图一并给出，如下图所示。

怎样写数字时钟设计的心得

题目：数字钟的设计心得学年：学期：专业：班级：学号：姓名：指导教师及职称：时间：一、设计目的1. 熟悉集成电路的引脚安排。

2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3. 了解面包板结构及其接线方法。

4. 了解数字钟的组成及工作原理。

5. 熟悉数字钟的设计与制作。

二、设计要求1．设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。

2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。

3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

三、设计原理及其框图1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。

由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。

通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。

图 3-1所示为数字钟的一般构成框图。

图3-1 数字钟的组成框图⑴晶体振荡器电路　　晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。

不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

⑵分频器电路　　分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。

分频器实际上也就是计数器。

⑶时间计数器电路　　时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。

⑷译码驱动电路　　译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

⑸数码管　　数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。

2．数字钟的工作原理１）晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。

图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。

输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。

电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。

由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。

晶体XTAL的频率选为32768HZ。

该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。

从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。

当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。

由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。

较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。

非门电路可选74HC00。

图3-2 COMS晶体振荡器２）分频器电路通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。

通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级２进制计数器来实现。

例如，将３２７６８Ｈz的振荡信号分频为１ＨZ的分频倍数为３２７６８（２１５），即实现该分频功能的计数器相当于１５极２进制计数器。

常用的２进制计数器有７４ＨＣ３９３等。

本实验中采用CD4060来构成分频电路。

CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。

ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，ＣＤ４０６０的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。

图3-3 CD4046内部框图３）时间计数单元时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。

时计数单元一般为１２进制计数器计数器，其输出为两位８４２１ＢＣＤ码形式；分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为８４２１ＢＣＤ码。

一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。

为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图　２.３所示。

该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。

图3-4 74HC390(1\\\/2)内部逻辑框图秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。

ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。

秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。

将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。

图3-5 10进制——6进制计数器转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。

时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。

利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3-6所示。

另外，图3-6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。

图3-6 12进制计数器电路4）译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。

5）校时电源电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。

通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。

根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。

图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路，图3-7 带有消抖动电路的校正电路6）整点报时电路一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。

其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。

根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。

报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。

四、元器件1．实验中所需的器材5V电源。

面包板1块。

示波器。

万用表。

镊子1把。

剪刀1把。

网络线2米\\\/人。

共阴八段数码管6个。

CD4511集成块6块。

CD4060集成块1块。

74HC390集成块3块。

74HC51集成块1块。

74HC00集成块5块。

74HC30集成块1块。

10MΩ电阻5个。

500Ω电阻14个。

30p电容2个。

32.768k时钟晶体1个。

蜂鸣器。

2．芯片内部结构图及引脚图图4-1 7400 四2输入与非门图4-2 CD4511BCD七段译码\\\/驱动器图4-3 CD4060BD 图4-4 74HC390D 图4-5 74HC51D 图4-6 74HC303．面包板内部结构图面包板右边一列上五组竖的相通，下五组竖的相通，面包板的左边上下分四组，每组中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之间不相通。

五、个功能块电路图1．一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见附图5-1。

图5-1 4511驱动电路2．利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00连接成一个十进制计数器，电路在晶振的作用下数码管从0—9显示，见附图5-2。

图5-2 74390十进制计数器3．利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器，数码管从0—6显示，见附图5-3。

图5-3 74390六进制计数器4．利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路，电路可从0—59显示，见附图5-4。

图5-4 六十进制电路5．利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路，两个六十进制之间有进位，见附图5-5。

图5-5 双六十进制电路6．利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路，见附图5-6。

图5-6 分频—晶振电路7．利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路，见附图5-7。

图5-7 校时电路8．利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路。

见附图5-8。

图5-8 整点报时电路9．利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时、分、秒都会进位的电路总图，见附图5-9。

图5-9 时、分、秒的进位连接图六、总接线元件布局简图，见附图6-1七、芯片连接图见附图7-1八、总结1. 设计过程中遇到的问题及其解决方法。

1）在检测面包板状况的过程中，出现本该相通的地方却未通的状况，后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至。

2）在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况，经检验发现主要是由于接触不良的问题，其中包括线的接触不良和芯片的接触不良，在实验过程中，数码管有几段二极管时隐时现，有时会消失。

用5V电源对数码管进行检测，一端接地，另一端接触每一段二极管，发现二极管能正常显示的，再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好，在检测过程中发现有几根线有时能接通，有时不能接通，把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了。

其次是由于芯片接触不良的问题，用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通，而检测的导线状况良好，其解决方法为把CD4511的芯片拔出，根据面包板孔的的状况重新调整其引脚，使其正对于孔，再用力均匀地将芯片插入面包板中，此后发现能正常显示，本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511，经更换后均能正常显示。

3）在连接晶振的过程中，晶振无法起振。

在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图，发现是由于12脚未接地所至。

4）在连接六进制的过程中，发现电路只能4、5的跳动，后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至，经纠正后能正常显示。

5）在连接校正电路的过程中，出现时和分都能正常校正时，但秒却受到影响，特别时一较分钟的时候秒乱跳，而不校时的时候，秒从40跳到59，然后又跳回40，分和秒之间无进位，电路在时、分、秒进位过程中能正常显示，故可排除芯片和连线的接触不良的问题。

经检查，校正电路的连线没有错误，后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA、QB、QC和QD脚，发现QA脚时有电压时而无电压，再检测秒到分和分到时的进位端，发现是由于秒到分的进位未拔掉所至。

6）在制作报时电路的过程中，发现蜂鸣器在57分59秒的时候就开始报时，后经检测电路发现是由于把74HC30芯片当16引脚的芯片来接，以至接线都错位，重新接线后能正常报时。

7）连接分频电路时，把时个位的QD和时十位的1脚断开，然后时十位的1脚接到晶振的3脚，时十位的3脚接到秒个位的1脚，所连接的电路图无法正常工作，时十位从0-9的跳，时个位只能显示一个0，在这个电路中3脚的分频用到两次，故无法正常显示，因此要把12进制接到74HC390的一个逻辑电路空出来用于分频即可，因此把时十位的CD4511的12、6脚接地，7脚改为接74HC390的5脚，74HC390的3、4脚断开，然后4脚接9脚即可，其中空出的74HC390的3脚就可用于2Hz的分频，分频后变为1Hz，整个电路也到此为正常的数字钟计数。

2．设计体会在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

在连接六进制、十进制、六十进制的进位及十二进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。

在设计电路中，往往是先仿真后连接实物图，但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的，例如仿真的连接示意图中，往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚，因此在实际的电路连接中往往容易遗漏。

又例如74HC390芯片，其本身就是一个十进制计数器，在仿真电路中必须连接反馈线才能正常显示，而在实际电路中无需再连接，因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的。

在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的。

3．对该设计的建议此次的数字钟设计重在于仿真和接线，虽然能把电路图接出来，并能正常显示，但对于电路本身的原理并不是十分熟悉。

总的来说，通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力。

制作万用表实训小结

组合逻辑电路实验报告一实验内容1设计一个数码锁，有四个输入端，以及一个使能端。

密码锁只有一个密码。

使能端有效时当输入的数字和密码一样时候，密码锁开；当输入与密码不一样时候，密码锁报警。

2利用3—8译码器产生任意一个逻辑函数：F=A’B’C’+AC+BC二实验条件门电路芯片：74LS138，74LS00,74LS08,74LS20；计算机电路基础实验箱，数字万用表，导线若干。

三实验原理1关于数码锁数码锁数码锁的密码为1010.使能端为1时有效。

开锁信号clkopen高电平有效。

当使能端有效时，密码错误时，报警信号clka高电平有效。

则开锁有效时的表达式为：Y=EAB’CD’=E((AB’CD’)’)’.报警信号为：Z=E(AB’CD’)’.电路图如下图所示：如图所示：左边自上到下分别为使能端（E），输入（ABCD），右边自上到下输出为报警信号（alrm），开锁信号（open）；open后面接个指示灯，alrm后面接个指示灯和蜂鸣器。

按照图中所示连接电路，在取反时候没有反相器，使用与非门一脚悬空来获得取反，当与非门的一个输入悬空时，相当于高阻态，输出就只是取决于另外一个输入了。

就可以取得取反的效果。

给三个芯片都接上电源，连接好电路，观察测试结果为：实验结果验证表明该电路能够实现实验要求的密码锁的功能。

2利用3—8译码器产生任意一个逻辑函数：F=A’B’C’+AC+BC电路图如图所示