哈工大數(shù)電自主實(shí)驗(yàn)-數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

姓名班級(jí)學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期節(jié)次教師簽字成績(jī)實(shí)驗(yàn)名稱簡(jiǎn)易數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?〕用計(jì)數(shù)器相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字鐘，分和秒為六十進(jìn)制?！?〕了解中規(guī)模計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)踐掌握74LS90、74LS00等芯片的功能?！?〕鍛煉動(dòng)手能力，通過(guò)實(shí)際操作穩(wěn)固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。2.總體設(shè)計(jì)方案或技術(shù)路線本實(shí)驗(yàn)旨在以計(jì)數(shù)器為核心，設(shè)計(jì)和調(diào)試出六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并進(jìn)行兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)采用74LS90芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的主要功能，對(duì)74LS90采用清零法設(shè)計(jì)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，同時(shí)74LS90本身還可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)，將二者進(jìn)行級(jí)聯(lián)那么可以得到六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。將兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)可得到一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字時(shí)鐘。74LS90芯片引腳圖如下所示。考慮到74LS90芯片的性能不夠穩(wěn)定，本實(shí)驗(yàn)需要兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，我另外選用了74LS161芯片來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后和74LS90構(gòu)成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，得到數(shù)字時(shí)鐘。74LS161芯片為集成同步加法計(jì)數(shù)器，具有清零、置數(shù)、保持等功能，其引腳圖如下：用74LS161實(shí)現(xiàn)異步進(jìn)位級(jí)聯(lián)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，高位芯片的時(shí)鐘端來(lái)自低位芯片的輸出端Q3，低位芯片采用異步清零法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，高位芯片也采用同樣的方法實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，級(jí)聯(lián)后得到六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)74LS90所構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的高位芯片為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸出為0110時(shí)控制清零端進(jìn)行清零，由0110變?yōu)?000，Q3會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿，將Q3端通過(guò)一個(gè)與非門連到74LS161的CP端，經(jīng)過(guò)與非門后的下降沿變?yōu)樯仙兀|發(fā)74LS161芯計(jì)數(shù)。用信號(hào)發(fā)生器輸出周期為1s的方波信號(hào)，加到低位74LS90芯片計(jì)數(shù)器的輸入端，即可帶動(dòng)整個(gè)時(shí)鐘開(kāi)始跳動(dòng)。分和秒為六十進(jìn)制，循環(huán)計(jì)時(shí)。3.實(shí)驗(yàn)電路圖用Multisim12.0繪制實(shí)驗(yàn)電路圖如下：4.儀器設(shè)備名稱、型號(hào)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱直流穩(wěn)壓電源數(shù)字萬(wàn)用表74LS90、74LS161、74LS00芯片導(dǎo)線假設(shè)干5.理論分析或仿真分析結(jié)果接通電源后，秒個(gè)位顯示0到9，秒十位顯示0到5，分個(gè)位顯示0到9，分十位顯示0到5。最大輸出為59分59秒，之后回0，循環(huán)計(jì)數(shù)。仿真結(jié)果如下列圖，左上為秒低位，右上為秒高位，左下為分低位，右下為分高位。6.詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)記錄〔包括各儀器、儀表量程及內(nèi)阻的記錄〕〔1〕檢查導(dǎo)線是否完好〔2〕按電路圖所示連好電路?！?〕在秒低位的輸入連入周期為1s的時(shí)鐘，觀察數(shù)碼管的輸出。是否實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘的功能。如有錯(cuò)誤，用數(shù)字萬(wàn)用表檢查連線并改正，重新進(jìn)行調(diào)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：接通電源后和時(shí)鐘信號(hào)輸入后，秒個(gè)位顯示從0到9，秒十位顯示0到5，分個(gè)位顯示0到9，分十位顯示0到5。最大輸出為59分59秒，之后回0，循環(huán)計(jì)數(shù)。7.實(shí)驗(yàn)結(jié)論用74LS90和74LS161芯片可以設(shè)計(jì)組合成一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘，兩種芯片各自通過(guò)清零法實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制和十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后級(jí)聯(lián)為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，最后兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器間進(jìn)行級(jí)聯(lián)，輸入為周期1s的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，就可以得到一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字時(shí)鐘。8.實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決對(duì)策本次實(shí)驗(yàn)并不是一帆風(fēng)順的，最初的設(shè)計(jì)思路是四個(gè)芯片全部采用74LS90來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的功能，后來(lái)通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并不能理想地實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能，經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，向老師詢問(wèn)后得知74LS90的性能不夠穩(wěn)定，后來(lái)我嘗試將分鐘的高、低位芯片換為74LS161，兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器間的連接方式也進(jìn)行了微調(diào)，自主仿真后，又到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，得到了較為理想的結(jié)果。9.本次實(shí)驗(yàn)的收獲和體會(huì)、對(duì)電路實(shí)驗(yàn)室的意見(jiàn)或建議通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我的動(dòng)手能力自主解決問(wèn)題的能力得到提高，一開(kāi)始的失敗讓我認(rèn)識(shí)到探索的過(guò)程不是一帆風(fēng)順的，遇到