哈工大数电自主实验-数字钟的设计

姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩实验名称简易数字钟的设计实验目的〔1〕用计数器相关知识设计一个简易的数字钟，分和秒为六十进制。〔2〕了解中规模计数器的应用，通过独立设计和实践掌握74LS90、74LS00等芯片的功能。〔3〕锻炼动手能力，通过实际操作稳固所学知识，培养学习兴趣。2.总体设计方案或技术路线本实验旨在以计数器为核心，设计和调试出六十进制计数器，并进行两个六十进制计数器的级联。本实验采用74LS90芯片实现计数器的主要功能，对74LS90采用清零法设计六进制计数器，同时74LS90本身还可以实现十进制计数，将二者进行级联那么可以得到六十进制计数器。将两个六十进制计数器级联可得到一个简易的数字时钟。74LS90芯片引脚图如下所示。考虑到74LS90芯片的性能不够稳定，本实验需要两个六十进制计数器，我另外选用了74LS161芯片来设计一个六十进制计数器，然后和74LS90构成的六十进制计数器进行级联，得到数字时钟。74LS161芯片为集成同步加法计数器，具有清零、置数、保持等功能，其引脚图如下：用74LS161实现异步进位级联六十进制计数器，高位芯片的时钟端来自低位芯片的输出端Q3，低位芯片采用异步清零法实现十进制计数器，高位芯片也采用同样的方法实现六进制计数器，级联后得到六十进制计数器。当74LS90所构成六十进制计数器的高位芯片为六进制计数器，当输出为0110时控制清零端进行清零，由0110变为0000，Q3会产生一个下降沿，将Q3端通过一个与非门连到74LS161的CP端，经过与非门后的下降沿变为上升沿，触发74LS161芯计数。用信号发生器输出周期为1s的方波信号，加到低位74LS90芯片计数器的输入端，即可带动整个时钟开始跳动。分和秒为六十进制，循环计时。3.实验电路图用Multisim12.0绘制实验电路图如下：4.仪器设备名称、型号数字电子技术实验箱直流稳压电源数字万用表74LS90、74LS161、74LS00芯片导线假设干5.理论分析或仿真分析结果接通电源后，秒个位显示0到9，秒十位显示0到5，分个位显示0到9，分十位显示0到5。最大输出为59分59秒，之后回0，循环计数。仿真结果如下列图，左上为秒低位，右上为秒高位，左下为分低位，右下为分高位。6.详细实验步骤及实验结果数据记录〔包括各仪器、仪表量程及内阻的记录〕〔1〕检查导线是否完好〔2〕按电路图所示连好电路。〔3〕在秒低位的输入连入周期为1s的时钟，观察数码管的输出。是否实现了简易数字时钟的功能。如有错误，用数字万用表检查连线并改正，重新进行调试。实验结果：接通电源后和时钟信号输入后，秒个位显示从0到9，秒十位显示0到5，分个位显示0到9，分十位显示0到5。最大输出为59分59秒，之后回0，循环计数。7.实验结论用74LS90和74LS161芯片可以设计组合成一个简易数字时钟，两种芯片各自通过清零法实现六进制和十进制的计数器，然后级联为六十进制计数器，最后两个六十进制计数器间进行级联，输入为周期1s的时钟信号时，就可以得到一个简易的数字时钟。8.实验中出现的问题及解决对策本次实验并不是一帆风顺的，最初的设计思路是四个芯片全部采用74LS90来实现计数器的功能，后来通过在实验室的调试，发现并不能理想地实现数字钟的功能，经常出现不稳定的情况，向老师询问后得知74LS90的性能不够稳定，后来我尝试将分钟的高、低位芯片换为74LS161，两个六十进制计数器间的连接方式也进行了微调，自主仿真后，又到实验室进行调试，得到了较为理想的结果。9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议通过本次实验，我的动手能力自主解决问题的能力得到提高，一开始的失败让我认识到探索的过程不是一帆风顺的，遇到