数字钟实验

实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师：________________成绩：__________________实验名称：数字电子电路认识实验——数字钟实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验原理1、数字钟的基本组成由秒脉冲发生器产生频率稳定的秒脉冲，作为六十进制秒计数器的计数输入脉冲，计数结果分别经秒个位和秒十位译码器译码后，由数码管以十进制数的形式显示秒数。分计时器与时计时器则分别是六十进制计数器与二十四进制计数器的原理。它们分别在要归零时给前一个计数器发送脉冲信号，再复位到00，以这种形式实现数字钟。2、60进制计数器与24进制计数器原理本次实验由于实验材料的原因，未能完整地实现数字钟的电路搭建，因此通过实现60进制计数器与24进制计数器来完成实验目的，另外实验中将各个计数器的输出Qd、Qc、Qb、Qa分别接给数码管的D、C、B、A来显示十进制数。60进制计数器是十进制与六进制计数器的组合，将显示个位的十进制计数器的11和14输出端通过与非门连接作为十位的六进制计数器的脉冲输入，从而在个位显示9的时候，给十位一个低电平，当个位达到10的时候，则给十位一个高电平的脉冲信号，实现进位。24进制计数器的特点在于达到24时，个位与十位都需要清零。因此个位的清零信号会有两个，要实现专业：________________姓名：________________学号：________________日期：________________地点：________________这种情况需要将两个信号用与门连接，在实验材料中没有与门的情况下，采用两个与非门相连的方法，将第一个与非门之后的信号用两根导线接给第二个与非门。二、实验数据记录数字钟秒计数器的测试结果波形（示波器）：CP与Qa的波形Qa与Qb的波形Qb与Qc的波形Qc与Qd的波形三、实验结果与分析本次实验通过实现60进制计数器与24进制计数器来达到数字钟实验的实验目的，依照实验原理完成了电路的搭建，并实现了两种计数器的功能，测得秒计时器的波形。本次实验过程总体较为顺利，实验中自下而上的接线和调试方法，例如：搭建60进制计数器的电路时，在分别完成了个位的十进制计数器和十位的六进制计数器的搭建之后再将两者连接，避免出错并且便于在出错时调试；搭建24进制计数器时，将两个计数器的各自单独的连接完成之后，再进行两者相互之间的连接。但实验中仍然遇到了一些问题，遇到的问题及解决情况：1、搭建60进制计数器的过程中，一开始急于求成将全部电路都搭建完成之后再观测结果，却没能实现该计数器的功能。在将电路全部拆卸，分别完成十进制计数器和六进制计数器的连接之后就进行检验，才发现十进制计数器的接地连线松动。因此，在后续的实验过程中我都采取了这一种接线和调试方法，通过分阶段地连接调试，更容易避免错误和改正错误。2、本次实验的接线较为复杂，层叠很多，比如有大量的接到电源和GND的接线，这会引入较大的干扰。我在实验中通过模板左侧的接线端子解决了这一问题，并且尽量采用较短的导线，防止电源信号过度衰减。另外，还可以在十位计数器的CP端和清零端接滤波电容来解决。3、在最后接示波器测试结果波形的过程中，发现无论怎样调节，波形都无法稳定下来。经解释，才了解信源选择的重要性，在ch1与ch2同时输入信号，并且显示波形时，应当将信源选为低频信号。4、观察测得的波形，容易发现两两波形的频率各不相同，可以知道这是由于四个输出端输出1信号的次数不同造成的。四、讨论与心得本次实验是作为数字电子电路认识实验的数字钟实验，实验中大量的接线以及最后得到的计数器都为我们展现了数字电路的独特之处。实验中由于材料原因没有办法完整地搭建数字钟，而是分别搭建了60进制计数器和24进制计数器，数字钟实验的关键部分被完成了，但是了解两个计数器之间如何连接以实现还是重要的——该过程其实与实验中六进制和十进制计数器的连接类似，在六十进制计数器到达59时，给24进制一个低电平，从而在达到60时产生一个上升沿，得以计数。实验结果就是24进制计数器与60进制计数器，以及24进制计数器个位输出的示波器波形，显然可见，各个波形的频率各不相同、幅值都为电源的5V，经分析可知芯片的四个输出端以及CP端1的次数是不同的，因此才会出现各不相同的频率。完成本次试验对于我们了解与非门、译码器与计数器的工作原理是非常有帮助的：1、我们对实验中所用到的芯片的各个引脚的功能有了更深刻的了解与应用，并且学习了将引脚之间相互连接实现不同进制的计数器的方法；2、学习数字电路实验中一个重要的接线与调试方法对于我们完成这门课程和以后数电相关的工作是很重要的，也就是自下而上的方法，这种分阶段连接调试的方式更有利于我们完成整个实验；3、本次实验更加多样地使用了与非门，比如用两个与非门来连接实现与门等等，这不仅是对实验有帮助，也更有利于理论课的学习；4、完成数字钟的实验，使得我们对于数字电子电路有了更深刻的认识，更清楚地看到数字电子电路的原理与各种功能的实现方法。