合肥工业大学数字电路课程设计之电子时钟实验报告1
数电实训报告电子时钟
一、实训目的本次数电实训旨在通过实际操作，加深对数字电子技术理论知识的理解，掌握数字电路的设计与制作方法，提高动手能力和故障排除能力。
通过设计并制作一个具有时、分、秒显示功能的电子时钟，熟悉数字电路中的计数器、译码器、显示器等基本模块，并学会运用这些模块完成一个完整的电子系统设计。
二、实训内容1. 电子时钟设计（1）设计要求设计一个具有时、分、秒显示功能的电子时钟，要求：1）采用CMOS集成电路设计，保证电路的稳定性；2）时钟显示采用7段数码管，可同时显示时、分、秒；3）时钟源采用石英晶体振荡器，确保时钟的准确性；4）具有时钟校准功能，可调整时、分、秒的显示值；5）具有时钟复位功能，可恢复时钟到初始状态。
（2）设计原理电子时钟主要由以下模块组成：1）时钟源：采用石英晶体振荡器产生标准时钟信号；2）分频器：将标准时钟信号分频，得到1Hz的秒脉冲信号；3）计数器：对秒脉冲信号进行计数，得到秒、分、时的计数值；4）译码器：将计数值转换为对应的7段数码管显示编码；5）显示器：采用7段数码管显示时、分、秒的计数值；6）校时电路：实现时钟校准功能；7）复位电路：实现时钟复位功能。
（3）电路设计1）时钟源：选用NE555定时器构成石英晶体振荡器，产生标准时钟信号；2）分频器：选用CD4060计数器进行分频，得到1Hz的秒脉冲信号；3）计数器：选用CD4518BCD计数器，分别实现秒、分、时的计数；4）译码器：选用CD4511BCD至7段数码管译码器，将计数值转换为7段数码管显示编码；5）显示器：采用7段数码管，分别显示时、分、秒的计数值；6）校时电路：采用按钮开关实现时钟校准功能；7）复位电路：采用按钮开关实现时钟复位功能。
2. 电子时钟制作（1）元器件准备根据电路设计，准备以下元器件：1）NE555定时器1个；2）CD4060计数器1个；3）CD4518BCD计数器3个；4）CD4511BCD至7段数码管译码器3个；5）7段数码管3个；6）石英晶体振荡器1个；7）电阻、电容、二极管、导线等。
(电子钟)数字电子技术课程设计实验报告
(电子钟)数字电子技术课程设计实验报告摘要
本次实验是一次关于在嵌入式系统中采用数字电子技术用以构建一个电子钟的实践。
在课程设计中，我们对嵌入式实验综合系统（EDS）的基本操作熟悉并最终实现从输入到输出的综合电路设计。
同时，我们把基本的概念和知识应用于所设计的数字电路中，动手实践实现相应的功能，同时也观察了不同参数时所表现出的不同情况，并最终通过实验论证了陈述的情况是否与书面或电子文字形式上描述的内容一致。
关键词：数字电子技术，嵌入式实验综合系统，电子钟
2.实验原理
根据我们的实验要求，我们以芯片MSOE 的实验系统为基础，利用其芯片中的数字电子技术设计了一个电子钟。
我们的实际设计的电路中，主要有电源模块、频率信号输入模块、时钟控制模块、时、分、秒显示模块以及LED灯光模块等主要模块。
我们会首先对频率信号输入信号进行检测，确定时钟的起点和运行方式，然后发送给时钟控制模块，由其来决定时、分、秒的变化，最后将其计算出来的值传递给实际显示模块和LED 指示灯模块，实现所需的功能。
3.实验结果
通过数字电子技术的运用，我们最终实现了一个电子钟的设计，由此我们能得出一个完美的结果，即可以完美地显示出当前的时间，同时即使不同的输入频率时也能准确有效地跟踪记录所需的时间，从而得到一个完美的结果。
4.实验总结
通过本次实验，我们掌握了数字电子技术在嵌入式系统中具体的设计过程，从输入到输出的综合电路设计，明确了各个模块之间的连接关系，使得我们在比较复杂的设计里有强大的能力。
并且通过实践，探究了不同参数情况下的操作以及结果，扩大了我们对数字电子技术的了解，拓宽了设计方面的思路。
电子时钟设计实验报告
编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 Data I/O2 VDD 电源正极10 D3 Data I/O3 V L 液晶显示偏压信号11 D4 Data I/O4 R S 数据/命令选择端12 D5 Data I/O5 R/W 读/写选择端13 D6 Data I/O6 E 使能信号14 D7 Data I/O7 D0 Data I/O 15 BLA背光源正极8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极单片机电子时钟设计报告一、设计任务本次课程设计的电子时钟电路，是基于单片机STC89C52、时钟芯片和液晶显示，运用C语言编程实现。
电子时钟可以显示日期的年、月、日和时间的时、分、秒，具有复位功能。
二、系统硬件设备及芯片简介数字电子钟系统设计已经成熟，但是目前系统设计时基本都是采用 LED 作为显示电路，造成硬件电路复杂、功耗高、产品体积庞大等特点；液晶显示模块由于具有低功耗、寿命长、体积小、显示内容丰富、价格低、接口控制方便等优点，因此在各类电子产品中被极广泛地推广和应用。
字符型液晶显示模块是一类专门用于显示字母、数字、符号等点阵式液晶显示模块。
本系统设计采用字符型液品显示模块 LCD1602 作为显示器件，这样不仅简化了系统的硬件设计，而且极大地提高了系统的可靠性。
1 LCD1602 简介字符型液晶显示模块 LCD1602 已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。
LCD1602 可以显示两行，每行16 个字符，采用＋5V 电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。
2 LCD1602 功能介绍2.1 引脚功能LCD1602 采用标准 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚功能见表 1。
表1 引脚功能2.2 LCD1602 读写指令LCD1602 读写指令较多且较复杂，具体使用可以查相关资料，下面仅列出最常用的的一些命令：①写指令 38H：显示模式设置；②写指令 08H：显示关闭；③写指令 01H：显示清屏；④写指令 06H：显示光标移动设置；⑤写指令 0CH：显示开及光标设置。
数字电路电子钟设计实验报告
数字电路电子钟设计实验报告目录1．实验目的2．实验题目描述和要求3．设计报告内容3.1实验名称3.2实验目的3.3实验器材及主要器件3.4数字电子钟基本原理3.5数字电子钟制作与调试3.6数字电子钟电路图3.7数字电子钟的组装与调试4．实验结论5．实验心得1．实验目的※掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；※进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；※提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力；※培养书写综合实验报告的能力。
2．实验题目描述和要求（1）数字电子钟基本功能数字电子钟是一个大众化产品，一般来讲应具有以下基本功能。
①能进行小时、分、秒显示。
②能进行小时、分、秒设置。
③能实现整点报时。
④能通过设置，实现任意时间报时。
（2）数字电子钟基本性能一个实用的数字电子钟应满足三个“度”：精度、亮度和响度。
①精度是指显示的时间必须准确。
②亮度是指显示的时间必须让人看得清楚。
③响度是指报时的声音必须清脆有力。
（3）数字电子钟用于教学设计时必须考虑的因素从教学角度来看，数字电子钟的设计应考虑以下几点。
①数字电路可由多种不同方案实现，在方案比较时应着重考虑所选用的方案在设计时能否把数字电路包含的主要知识全部囊括进去。
②应把数字电子钟分解成若干个模块，并在印制电路板设计时把各模块固定在不同的区域。
③应确保大多数学生能在规定时间内完成制作与调试。
④数字电子钟印制电路板（PCB）设计时除留下足够的训练内容让学生完成外，应设计一标准印制电路板设计示范区。
（4）本教材设计的数字电子钟总体方案根据以上分析，本教材把数字电子钟分解为信号电路、显示电路、计时电路、校时电路和报时电路五个功能相对独立的模块（如图8-1所示），采用如图8-2所示的设计方案，并按要求实施时参照一下规定进行。
①各模块的制作、调试按显示电路、信号电路、计时电路、校时电路和报时电路的顺序进行。
合肥工业大学数字电路课程设计之电子时钟实验报告1
设计题目：数字电子钟设计1.设计任务与要求（1）时钟功能: 采用数码管显示累计时间，以24小时为周期。
（2）校时功能: 能快速校准“时”、“分”、“秒”的功能。
（3）整时报时功能: 具体要求整点前鸣叫5 次低音( 500 Hz ) , 整点时再鸣叫一次高音(1 000 Hz左右) , 共鸣叫6 响, 两次鸣叫间隔0 .5 s。
(选做)（4）计时准确: 每天计时误差不超过10 s。
2. 方案设计与论证（1）工作原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路、整点报时电路等组成。
工作原理为时钟源用以产生稳定的脉冲信号，作为数字种的时间基准，要求震荡频率为1HZ，为标准秒脉冲。
将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计数器，可以实现24小时的累计。
LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。
校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。
根据题设要求，可得题设的总体设计思路框架如下：1:方案一74LS192芯片对电路进行输入设计。
利用利用编码器74Ls192的秒脉冲分信号。
再利用1HZ对芯片1kHz的输入信号进行分频，得到 74LS192进行产生秒，分，时，最后在数码管上显示出来。
:方案二对芯利用74LS92芯片对电路进行输入设计。
利用编码器74Ls92的秒脉冲分信号。
再利用的输入信号进行分频，得到1HZ 片1kHz 进行产生秒，分，时，最后在数码管上显示出来。
74LS192 方案三：编程实现数字时钟。
方案比较：2综上可知：方案一是最优方案，设计思路清晰，电路简单易实现，原材料可得；故选择第一种方案。
、单元电路设计3整个电路分为振荡电路部分，分频电路部分，秒计数电路部分，校时电路部分七个分计数电路部分，小数计数部分和整点报时部分，部分组成。
电子时钟的电子设计实习报告
电子时钟的电子设计实习报告一、实习目的与要求本次电子设计实习的主要目的是让我们了解和掌握电子时钟的设计与制作过程，培养我们动手实践能力和团队协作精神。
要求我们能够根据给定的功能要求，设计并制作一个电子时钟，实现小时、分钟和秒的显示功能。
二、实习内容与过程1. 需求分析：根据实习任务，我们首先进行了需求分析，明确了电子时钟需要实现的功能，包括小时、分钟和秒的显示，以及时间的设定和调整等功能。
2. 方案设计：在需求分析的基础上，我们设计了电子时钟的总体方案。
采用了MCU（Micro Control Unit，微控制器）作为核心控制器，实现时间的计算和显示控制。
同时，选择了合适的时钟芯片和显示模块，完成了硬件选型。
3. 硬件制作：根据方案设计，我们进行了电路原理图的设计，并选择了合适的元器件进行硬件制作。
主要包括MCU、时钟芯片、显示模块、按键模块等。
4. 软件编程：我们编写了MCU的程序代码，实现了时间的计算、显示控制以及时间的设定和调整等功能。
同时，通过调试和优化代码，保证了时钟的准确性和稳定性。
5. 系统测试：完成了硬件和软件的集成后，我们对电子时钟进行了系统测试。
测试内容包括时间的准确性、显示功能的正常运行以及时间的设定和调整等功能。
三、实习成果与总结通过本次实习，我们成功设计并制作了一个电子时钟，实现了小时、分钟和秒的显示功能，以及时间的设定和调整等功能。
在实习过程中，我们不仅掌握了电子时钟的设计方法和制作流程，还培养了团队协作和动手实践能力。
通过本次实习，我们深刻认识到了电子设计的重要性和实践意义。
在今后的学习和工作中，我们将不断努力，不断提高自己的电子设计能力，为我国的电子产业做出贡献。
电子钟实验报告
电子钟实验报告电子钟实验报告引言：电子钟是一种利用电子技术来实现时间显示的装置，它不仅能够准确地显示时间，还具备了一些其他功能，如闹钟、温度显示等。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的电子钟来了解其基本原理和工作方式。
一、材料与方法本次实验所需材料包括：Arduino开发板、LCD液晶显示屏、实时时钟模块、电阻、电容等。
我们首先将这些材料按照电路图连接起来，然后通过编写Arduino代码来实现时间的显示和功能的控制。
二、电子钟的原理电子钟的核心部分是实时时钟模块，它通过与Arduino开发板的连接，提供准确的时间信号。
实时时钟模块内部有一个独立的时钟电路，可以独立运行，并通过I2C总线与Arduino进行通信。
当我们将时间信息发送给实时时钟模块后，它会自动更新时间，并通过Arduino控制LCD显示屏来显示时间。
三、电路连接与编程我们首先将Arduino开发板与实时时钟模块通过I2C总线连接，然后将LCD显示屏与Arduino开发板连接。
接下来，我们需要编写Arduino代码来实现时间的显示和功能的控制。
在代码中，我们需要使用实时时钟模块的库函数来获取当前时间，并将其发送给LCD显示屏进行显示。
同时，我们还可以通过编写代码来实现一些其他功能，如闹钟、温度显示等。
四、实验结果与分析经过搭建电路和编写代码后，我们成功地实现了一个简单的电子钟。
通过观察LCD显示屏，我们可以清晰地看到当前的时间，并且可以通过按键来控制闹钟的开关和设置温度显示。
这个电子钟不仅具备了时间显示的功能，还具备了一些其他实用的功能，为我们的生活带来了便利。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了电子钟的原理和工作方式，并通过实际操作来搭建了一个简单的电子钟。
在实验过程中，我们不仅学会了如何连接电路和编写代码，还锻炼了自己的动手能力和解决问题的能力。
电子钟作为一种常见的电子设备，广泛应用于我们的日常生活中，通过本次实验，我们对其有了更深入的了解。
数字电子钟实验报告
一课程设计题目: 数字电子钟的设计二设计目的：1、掌握数字系统设计的基本方法和流程。
2、掌握计数器、译码器、数据选择器等常见器件的原理及使用方法。
3、掌握PLD开发工具QuartusII的使用。
4、掌握VHDL硬件描述语言文本输入和原理图输入方法。
三设计内容：（1）进行需求分析，确定总体框架。
（2）利用VHDL文本输入方式或原理图输入法分模块具体分析。
（3）对设计电路进行仿真与测试。
四设计要求：（1）具有时、分、秒的计数功能，并且以24小时为一个计时周期。
（2）具有整体清零功能。
（3）分别用6个数码管显示时、分、秒记时结果的个位和十位。
（4）当电路发生走时误差时，要求电路具有校时功能。
五工作原理：数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、分频器，整点报时电路等组成。
将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计数器，可以实现一天24h的累计。
译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。
其数字电子钟电路分析设计框图如下:六课程设计的电路设计部分:1 分频器:实现对脉冲的1000分频，仿真图如下：2 60进制计数器：电路即可作为秒计数器，也可作为分计数器，仿真图如下：3 24进制计数器：电路作为时计数器，仿真图如下：4 译码显示电路：译码电路的功能是将秒、分、时计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。
输出高电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。
若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。
仿真图如下：5 校时电路校时电路是数字钟不可缺少的部分，每当数字钟与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。
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，个位计数器由 0 增加
到 9 是产生进位，连在十位计数器脉冲输入端 CP，当十位计到 2 且 个位计到 3 是经过 74LS192 与门产生一个清零信号，将所有时的个位 与十位都清零。
电路原理图如下：
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（6）整点报时部分电路： 当 59 分 50 秒开始，进行预报时，每当个位数为奇数时蜂鸣器响
（1）工作原理 数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED 数码管、
校时电路、整点报时电路等组成。工作原理为时钟源用以产生稳定的 脉冲信号，作为数字种的时间基准，要求震荡频率为 1HZ，为标准秒 脉冲。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用 60 进制计 数器，每累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计 数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用 60 进制计数器，每累计 60 分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计 数器”采用 24 进制计数器，可以实现 24 小时的累计。LED 数码管将 “时、分、秒”计数器的输出状态显示。校时电路是来对“时、分、 秒”显示数字进行校对调整。 根据题设要求，可得题设的总体设计思路框架如下：
设计题目：数字电子钟设计 1. 设计任务与要求 （1）时钟功能: 采用数码管显示累计时间，以 24 小时为周期。 （2）校时功能: 能快速校准“ 时”、“分”、“ 秒”的功能。 （3）整时报时功能: 具体要求整点前鸣叫 5 次低音( 500 Hz ) , 整 点时再鸣叫一次高音(1 000 Hz 左右) , 共鸣叫 6 响, 两次鸣叫间 隔 0 .5 s。(选做) （4）计时准确: 每天计时误差不超过 10 s。 2. 方案设计与论证
555 芯片的引脚图：
3
电路设计图如下：
振荡周期：T=0.69(R1+2R2)C； 其中当 R1=5.1K，R2=4.2K，C1=0.1uF，C2=0.01uF。因为电路总 存在误差，最后在实际电路中把 R1 设为电位器，使其可调节。 （2）分频电路部分：
4
利用 74LS192 把产生 1KHz 的信号分频为 1Hz 的秒脉冲信号，其原 理图如下：
所用到的 74LS192 芯片为资料为：
5
仿真电路中所使用的是 74LS161 芯片，其逻辑功能与 74LS192 几 乎一样，故设计出的秒计数电路为：
6
（4）分计数电路部分: 分的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成
60 进制计数器。当计数到 59 时清零并重新开始计数。分的个位部分 的设计：利用十进制计数器 74LS192 设计 10 进制计数器显示秒的个 位。个位计数器由 0 增加到 9 时产生进位，连在十位部计数器脉冲输 入端 CP，从而实现 10 进制计数和进位功能。利用 74LS192 设计 6 进 制计数器显示分的十位 ，当十位计数器由 0 增加到 5 时利用反馈清 零法清除，同时产生一个脉冲给时的个位。 设计的电路图如下：
连线稳固
在排除完电路中上述问题后，电路正常工作。打开电路时，随机产
生一个时间，调节到目的时间，并按 24 小时时间值进行，当达到整
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点时，能进行整点报时，且误差很低。 综上述，电路完全符合要求。
6．心得和体会。 通过这次对数字电子钟的设计作，让我了解了电路设计的基
本步骤，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电 路先进行软件模拟仿真再进行实际的电路制作，不能直接的去连电 路。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线 中有着各种各样的条件制约着。还有我们不能直接的拿其他人的电路 来直接用，而是应该通过对数字电路的了解，和相关芯片的功能的了 解，结合自身知识，参考他人电路，设计出自己的数字电子时钟。这 次试验，让我收获很多，学到了理论之外的一些知识，提高了自己的 动手能力和分析问题处理问题的能力。
74LS192进行产生秒，分，时，最后在数码管上显示出来。
方案三：
编程实现数字时钟。
方案比较：
方案
电路难易程度 实现成本
其它
方案一
简单
低
电路简单，不易调
2
试
方案二
简单
低
电路简单，容易实
现，但无74LS92芯
片
方案三
难
高
需要编程，比较难
综上可知：
方案一是最优方案，设计思路清晰，电路简单易实现，原材料可
进位
不对
清零，用 8+2 与
反馈清零法
问题 2
分频后秒脉冲 产生的 1KHz （1）调节振荡
较快
的信号频率不 电路电位器
准确
（2）分频加大
模值
问题 3
时计数部分由 当 24 时，忘记 添加清除个位
23 直接变为 04 清除个位 的电路后，问题
解决
问题 4
数码管偶尔乱 电路接触不良 选择较好的导
码
线，确保每一次
1
方案一:
利用编码器74Ls192芯片对电路进行输入设计。利用74LS192
对芯片1kHz的输入信号进行分频，得到1HZ的秒脉冲分信号。再利用
74LS192进行产生秒，分，时，最后在数码管上显示出来。
方案二:
利用编码器74Ls92芯片对电路进行输入设计。利用74LS92对芯
片1kHz的输入信号进行分频，得到1HZ的秒脉冲分信号。再利用
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5.调试分析及调试中所遇问题及解决方法。
在按原理图连接好电路后，并不能成功的工作；故进行一步一步
的调试；在调试过程中需要对电路的原理必须掌握，在这种我遇到很
多问题，但在自己仔细琢磨和请教老师下，都一一的解决了。
编号
调试遇到问题 分析问题
解决方法
问题 1
10 进制，就开始 反馈清零信号 不用进位信号
（3）秒计数电路部分： 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成
60 进制计数器。当计数到 59 时清零并重新开始计数。秒的个位部分 的设计：利用十进制计数器 74LS192 设计 10 进制计数器显示秒的个 位。个位计数器由 0 增加到 9 时产生进位，连在十位部计数器脉冲输 入端 CP，从而实现 10 进制计数和进位功能。利用 74LS192 设计 6 进 制计数器显示秒的十位 ，当十位计数器由 0 增加到 5 时利用反馈清 零法清除，同时产生一个脉冲给分的个位。
得；故选择第一种方案。
3、单元电路设计
整个电路分为振荡电路部分，分频电路部分，秒计数电路部分， 分计数电路部分，小数计数部分和整点报时部分，校时电路部分七个 部分组成。 （1）振荡电路部分：
振荡电路部分要求产生精度较高的 1KHz 的信号，可用 555 定时 器产生。多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时无需 外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形波形（自激振荡）。用 555 实现多谐振荡，需要 R1，R2 和电容，并接+5V 的直流电源。
最后谢谢许良凤老师在试验中给与悉心的指导。
14
7.参考资料。 [1] 谢自美. 电子线路设计.实验.测试 [M]，武昌：华中理工大学 出版社
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9
其中 74LS148 的相关资料如下：
10
（7）校时电路 数字钟应具有秒校时，分校正和时校正功能，因此，应截断秒个
位，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 号两信号进行或后接入其中。这里利用轻触开关来实现校时功能，轻 触开关的一端接高电平，另一端接时或分的个位，秒的个位的 CP， 当按下轻触开关时，时或分或秒的个位就会加 1，这样就能实现校时 功能。 4.总的电路原理图如下：
将设计的各个单元电路进行级联，得到数字电子钟系统电路原理
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图如下：
材料清单： 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
类型 555 74LS192 74LS00 74LS04 74LS08 74LS148 R1 R2 C1 C2
数量 1 9 1 1 2 1 1 1 1 1
其它
5K 电位器 4.7K 0.01uF 0.1uF