數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告

數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1.讓我們?cè)诹私鈹?shù)字鐘的原理的前提下，運(yùn)用剛剛學(xué)過(guò)的知識(shí)設(shè)計(jì)并制作數(shù)字鐘，通過(guò)數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步了解在制作中用到的各種中小規(guī)模集成電路的作用及其使用方法。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)電子線路知識(shí)的整合和電子線路設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。

【實(shí)驗(yàn)器材】

SM42036共陰極數(shù)碼管SN74LFS48N譯碼管HD74LS161AP計(jì)數(shù)器HD74LS00P四二輸入與非門SN74LS20N二四輸入與非門NE555振蕩器蜂鳴器470歐姆電阻47K電阻100K可調(diào)電阻0.01uf電容0.47uf電容二極管開(kāi)關(guān)電源插座和電源

【實(shí)驗(yàn)要求】

計(jì)時(shí)功能：每隔一秒鐘計(jì)時(shí)一次，通過(guò)數(shù)碼管顯示。

校時(shí)功能：能夠設(shè)置實(shí)際時(shí)間作為數(shù)字鐘的當(dāng)前時(shí)間，具有時(shí)和分的校準(zhǔn)時(shí)間功能

【實(shí)驗(yàn)原理】設(shè)計(jì)框圖

時(shí)十位數(shù)碼管時(shí)個(gè)位數(shù)碼管分十位數(shù)碼管分個(gè)位數(shù)碼管秒十位數(shù)碼管秒個(gè)位數(shù)碼管譯碼管譯碼管譯碼管譯碼管譯碼管譯碼管161計(jì)數(shù)器161計(jì)數(shù)器161計(jì)數(shù)器161計(jì)數(shù)器161計(jì)數(shù)器161計(jì)數(shù)器555產(chǎn)生10Hz脈沖信號(hào)161分頻產(chǎn)生1Hz脈沖信號(hào)原理圖見(jiàn)附頁(yè)

信號(hào)產(chǎn)生部分：

通過(guò)調(diào)節(jié)電阻和電容使555產(chǎn)生10Hz的信號(hào)，再通過(guò)161分頻，產(chǎn)生1Hz的脈沖信號(hào)。

①555中R43用47K的電阻，R44為100K的可調(diào)電阻，調(diào)到82.9K歐姆，電容C1為0.01uf，C2用0.47uf，按照原理圖接線，555輸出10Hz的脈沖信號(hào)。

②555的輸出作為161計(jì)數(shù)器的脈沖，當(dāng)161輸出為0111時(shí)把0000通過(guò)置數(shù)給161的輸入，把161的進(jìn)位輸出CO作為最后信號(hào)脈沖，這樣就實(shí)現(xiàn)了10分頻，最后產(chǎn)生1Hz的脈沖信號(hào)。

計(jì)數(shù)部分：

①秒部分：秒的個(gè)位的脈沖為信號(hào)發(fā)生部分給的1Hz的脈沖，161計(jì)數(shù)器當(dāng)輸出為1001的時(shí)執(zhí)行置數(shù)，置0000，這樣就構(gòu)成了模10的計(jì)數(shù)器，把置數(shù)信號(hào)與非一下作為秒的十位的脈沖，這樣當(dāng)個(gè)位執(zhí)行置數(shù)的同時(shí)，十位就有一個(gè)脈沖，當(dāng)十位161輸出為0101的時(shí)候，執(zhí)行置數(shù)，置0000，構(gòu)成模5的計(jì)數(shù)器。

②分部分：分的個(gè)位和十位之間與秒的是完全一樣的，不同的是分的個(gè)位的脈沖是當(dāng)秒的個(gè)位為9且十位為5的時(shí)候給分的個(gè)位一個(gè)脈沖，即把秒的個(gè)位置數(shù)信號(hào)與秒的十位置數(shù)信號(hào)先或再非作為分的個(gè)位的脈沖信號(hào)。

③時(shí)部分：時(shí)的個(gè)位脈沖要當(dāng)分的個(gè)位為9且十位為5的時(shí)候給時(shí)的個(gè)位一個(gè)

脈沖，這個(gè)與分的個(gè)位脈沖原理一樣，時(shí)的個(gè)位的置數(shù)：a:時(shí)的個(gè)位輸出為9的時(shí)候b：個(gè)位輸出為3，且十位為2并且個(gè)位有脈沖的時(shí)候；時(shí)的十位的置數(shù)為個(gè)位置數(shù)的b種情況的時(shí)候執(zhí)行，時(shí)的十位的脈沖為個(gè)位的置數(shù)信號(hào)的非。調(diào)時(shí)部分：把555的信號(hào)斷開(kāi)，把兩個(gè)琴鍵式開(kāi)關(guān)分別接電源正極，另一端分別接到分和時(shí)的個(gè)位的計(jì)數(shù)器的脈沖接入端，這時(shí)就通過(guò)按開(kāi)關(guān)的手控操作給分和時(shí)的個(gè)位脈沖信號(hào)。

整點(diǎn)報(bào)時(shí)：把蜂鳴器的一點(diǎn)接到時(shí)的個(gè)位的脈沖接入端，另一端接地，時(shí)的個(gè)位接收一個(gè)脈沖時(shí)蜂鳴器就會(huì)響。

顯示部分：把161計(jì)數(shù)器的輸出分別對(duì)應(yīng)接到譯碼管的輸入，譯碼管的輸出對(duì)應(yīng)接到數(shù)碼管的7個(gè)腳。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1設(shè)計(jì)原理圖，生成PCB圖

2制版（打印，轉(zhuǎn)印，腐蝕，打孔）3焊接調(diào)試

【實(shí)驗(yàn)任務(wù)】

這部分每個(gè)同學(xué)根據(jù)自己的分工寫好實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自己做了什么，怎么做的，遇到哪些問(wèn)題，怎么解決的

【錯(cuò)誤分析】

這次實(shí)驗(yàn)我們失敗的根本原因還是在于原理圖，一開(kāi)始我們161用的是清零，在實(shí)驗(yàn)箱上做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)清零的信號(hào)太窄，不能給下一個(gè)161信號(hào)，所以就把清零改成了置數(shù)，這時(shí)候就忽略了一個(gè)問(wèn)題，下一個(gè)161的脈沖信號(hào)不能像清零信號(hào)那樣直接用它的非，如果用置數(shù)信號(hào)的非直接作為下一個(gè)161的脈沖信號(hào)的話，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，比如說(shuō)秒，當(dāng)秒的個(gè)位為9的時(shí)候置數(shù)，同時(shí)給十位脈沖信號(hào)，這時(shí)個(gè)位為9的時(shí)候十位就為1，也就是在第九秒和第十秒之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)19秒。經(jīng)過(guò)分析與討論，我們找到了解決的辦法，同樣以秒為例，秒的個(gè)位從0000跑到1001，然后置數(shù)又回到0000，利用1001到0000的變化，最高位的1變成0，這時(shí)候只要把最高位信號(hào)非一下作為十位的脈沖信號(hào)就可以了。原理圖的問(wèn)題就主要在于這一點(diǎn)，把清零改成置數(shù)的時(shí)候考慮不夠全面，想的太簡(jiǎn)單。

還有就是調(diào)時(shí)那一塊，我們用的是琴鍵式開(kāi)關(guān)，忽略了消抖問(wèn)題，導(dǎo)致有的時(shí)候按一下會(huì)跳過(guò)幾個(gè)數(shù)據(jù)，這些都是由于設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮不周造成失敗的原因。

根據(jù)以上原因，我們糾正了原理圖，見(jiàn)附頁(yè)。

【實(shí)驗(yàn)分工】

原理圖設(shè)計(jì)，布線：郭歡冉劍羅鵬

制版（打印，轉(zhuǎn)印，腐蝕，打孔）：彭龍飛李亞軍劉家波焊接，調(diào)試：聶毅華

【實(shí)驗(yàn)感想】

這部分也自己寫，寫好之后打印好明天給我，不要裝訂，還有原理圖我要附上去

擴(kuò)展閱讀：數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告

數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。鐘表的數(shù)字化在提高報(bào)時(shí)精度的同時(shí)，也大大擴(kuò)展了它的功能，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉路燈等。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非�，F(xiàn)實(shí)的意義。一、設(shè)計(jì)目的

1）掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。2）熟悉集成電路的使用方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

1）時(shí)鐘顯示功能，能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”、“分”、“秒”。2）具有校準(zhǔn)時(shí)、分的功能。

3）整點(diǎn)自動(dòng)報(bào)時(shí)，在整點(diǎn)時(shí)，便自動(dòng)發(fā)出鳴叫聲，時(shí)長(zhǎng)1s。三、數(shù)字鐘的基本原理及電路設(shè)計(jì)

一個(gè)具有計(jì)時(shí)、校時(shí)、報(bào)時(shí)、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路等七部分組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器得到秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器譯碼，并通過(guò)顯示器顯示時(shí)間。數(shù)字鐘的整機(jī)邏輯框圖如下：

譯碼顯示電路

時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器

多級(jí)分頻器校時(shí)電路報(bào)時(shí)電路

數(shù)字鐘整機(jī)邏輯圖1）振蕩器

振蕩器可由晶振組成，也可以由555定時(shí)器組成。下圖是由555定時(shí)器構(gòu)成的1KHZ的自激振蕩器，其原理是0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ。下圖為555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為1KHZ信號(hào)的電路

振蕩器

分頻器

計(jì)時(shí)是1HZ的脈沖才是1S計(jì)一次數(shù)，所以需要分頻才能得到1HZ的脈沖，如下圖所示電路，是三個(gè)用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)脈沖，這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，三個(gè)74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻的電路，輸出的便是1HZ的信號(hào)，從而達(dá)到目的。

在仿真時(shí)，1HZ的頻率太慢了，在實(shí)際中得到的時(shí)間不是1S計(jì)數(shù)一次，所以仿真都是用函數(shù)發(fā)生器代替。

計(jì)數(shù)器

整個(gè)計(jì)數(shù)器電路由秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器串接而成。秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器各自由計(jì)數(shù)。

兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以形成兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成的二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路圖

譯碼器

譯碼器由六片74LS48組成，74LS248驅(qū)動(dòng)器是與8421BCD編碼計(jì)數(shù)器配合用的7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。一片74LS248驅(qū)動(dòng)一只數(shù)碼，72LS248是集電極開(kāi)路輸出，為了限制數(shù)碼管的導(dǎo)通電

流，在72LS247的輸出與數(shù)碼管的輸入端之間均應(yīng)串有限流電阻。

顯示器

本系統(tǒng)用七段發(fā)光數(shù)碼管來(lái)顯示譯碼器輸出的數(shù)字，發(fā)光數(shù)碼管有兩種：共陽(yáng)極或共陰極。74LS248驅(qū)動(dòng)器是低電平輸出，采用共陰極極數(shù)碼管。

整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

校時(shí)電路

剛接通電源或走時(shí)不準(zhǔn)時(shí)，都需要進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。校時(shí)的具體設(shè)計(jì)方法是：用一個(gè)單刀開(kāi)關(guān)切換計(jì)數(shù)功能與校時(shí)功能，另一端接計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端，開(kāi)關(guān)擲下是就可以校時(shí)，打便是計(jì)時(shí)。

系統(tǒng)電路圖如下

四、元器件清單器件數(shù)碼顯示管74LS16074LS20LM555CM電阻器電容器74LS4874LS00N與非門）開(kāi)關(guān)三極管蜂鳴器數(shù)量6個(gè)6個(gè)2個(gè)1個(gè)若干2個(gè)6個(gè)4個(gè)2個(gè)一個(gè)一個(gè)五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)

做實(shí)驗(yàn)仿真的過(guò)程花了我不少時(shí)間，只有當(dāng)做完時(shí)才發(fā)現(xiàn)做這個(gè)數(shù)字鐘看似很復(fù)雜，但是把每一個(gè)部分區(qū)分出來(lái)，就簡(jiǎn)單多了。仿真過(guò)程中在調(diào)試時(shí)花了不少時(shí)間，其間換了不少器件，有的器件在理論上可行，但在實(shí)際運(yùn)行中就無(wú)法看到效果，所以調(diào)試花了我不少時(shí)間，有時(shí)無(wú)法找出錯(cuò)誤便更換器件重新接線以使電路正常運(yùn)行。還有就是用不同頻率驅(qū)動(dòng)時(shí)，低頻率的函數(shù)發(fā)生器不工作等等。還有，Multisim軟件有時(shí)會(huì)出問(wèn)題，在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來(lái)，這就需要不斷地嘗試才能得出正確的答案。雖然很遺憾在實(shí)際加工電路板中失敗，可能是接線過(guò)程中沒(méi)有好好布局，導(dǎo)致線路過(guò)于凌亂，最后導(dǎo)致加工失敗，還有就是中途發(fā)現(xiàn)缺了器件，再去買回來(lái)時(shí)，預(yù)留的接線卻忘了要接哪里。但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，能把理論中所學(xué)的知識(shí)靈活地運(yùn)用起來(lái)，并在調(diào)試中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，電路的調(diào)試提高了我們解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)了在設(shè)計(jì)中獨(dú)立解決問(wèn)題，也包括怎樣去查找問(wèn)題。似乎所有的事都得自己親手去操作才會(huì)在腦海中留下深刻的印象，這個(gè)課程設(shè)計(jì)讓我可以熟練的操作Multisim軟件，也了解了不少器件的功能的應(yīng)用，也加深了對(duì)數(shù)字電路認(rèn)識(shí)和理解。發(fā)現(xiàn)調(diào)試的過(guò)程并不是想象中的那樣簡(jiǎn)單，需要耐心、仔細(xì)地分析和解決問(wèn)題，可以讓我的性格更加沉穩(wěn)。這樣的課程設(shè)計(jì)很能培養(yǎng)我們的能力，讓我們不再局限于書本上的知識(shí)，增強(qiáng)了我們的實(shí)際動(dòng)手能力。附圖

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