哈工大电子自主设计实验——数字时钟.doc

电工学自主设计实验—数字时钟
班级：1008111
学号：1100800103
姓名：钟乐超

一实验目的
1熟悉掌握74LSOO,74LS20,74LS161,数字显示器的工作原理，逻辑功能，并能灵活快速正确使用。
2掌握用Multism软件进行电路设计和仿真，提高知识运用能力，培养科研精神。
3设计数字时钟，学会自主思考设计，排查错误和纠正的能力。

二总体设计方案或技术路线
1秒钟部分：由一个六进制和十进制计数器组成，通过数字显示器进行观察和检测。六进制和十进制计数器分别用74LS161和74LSOO芯片来实现其功能。
2分钟部分：由一个六进制和十进制计数器组成，通过数字显示器进行观察和检测。六进制和十进制计数器分别用74LS161和74LSOO芯片来实现其功能。
3时钟部分：由一个特殊的十进制计数器和一个特殊的二进制计数器组成，在时钟显示24数字之前，两计数器正常按照其进制工作，但是当时钟显示23，而且分钟显示60时，一旦下一个脉冲到来时，时钟，分钟，秒钟显示器全部清零。此两种特殊计数器用74LS00,74LS20,74LS161三种芯片来实现。

三实验电路图
（图附在下页）

四实验仪器和设备

1实验箱一台
2双路直流稳压电源一台
3芯片：74LS161六个；74LS00二个；74LS20一个；数字显示器六个

五理论分析或仿真分析结果
数字时钟开始工作时，脉冲信号开始输入，秒钟部分低位十进制计数器开始从0计数，一旦满十就往前送出一个脉冲使其高位进一位；秒钟高位计数器一旦满六时，就会往分钟计数器的低位送出一个脉冲使其进一位；分钟计数器低位同样是满十送出一个脉冲到分钟高位计数器使其进一位；分钟高位计数器一旦满六，就会往时钟计数器送出一个脉冲使其低位进一位；一旦时钟计数器低位满十，就会向时钟高位送出一个脉冲使其进一位；此外，在时钟显示数字24之前，两时钟计数器正常按照其进制工作，但是当时钟显示23，分钟显示60，秒钟显示60时，一旦下一个脉冲到来时，时钟，分钟，秒钟显示器全部清零，计时又重新开始计数。

六详细实验步骤及实验结果数据记录
1按照电路图进行电路的连接
2接通电源，计数器开始工作
3仔细观察显示器的变化，检测数字时钟的工作状态，检查时钟，分钟，秒钟是否正常进位
4一旦发现错误，及时排查线路连接错误，检查各元件接触是否正常。

七实验结论

数字时钟的正常工作需要保证线路连接正确，线路安排合理，各元件和芯片接触良好等，此外，还应特别注意避免其他电磁的干扰。在接线正确，元件正常工作的条件下，时钟，分钟，秒钟部分正常进位，数字时钟实验成功。

八.实验中出现的问题及解决对策
1由于本次设计的实验中需要六个数字显示器，但是试验箱只有四个四管脚的数码管，并且考虑到分钟部分和秒钟部分电路基本上一样，因此只连接分钟和时钟部分电路。
2第一次连接实验电路时，发现16脚的芯片插口不够（试验箱上有2个16脚插口被固定住了2个芯片），因此用了一个18脚的插口来替代。
3第一次电路全部连接完毕后，进行仿真时，实验没有出现预期的结果，但是经仔细排查电路并确定接线无误后，仍然结果错乱。后在实验室老师助理的协助下，通过一个数码管一个数码管单独工作方式来检测其元件的好坏，最终确定该实验箱有损坏。于是换了一个试验箱进行新的一次电路连接。
4经过第一次的失败后，第二次连接线路无误后，四个数码管正常工作，实验成功。

九本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
收获：在做自主设计之前，自己动手做过的电子实验基本上都是按照实验书的电路连接，从没考虑过元件的选择和诸多的设计细节，但是经过这次的设计后，我熟悉掌握了一些芯片的功能，并且学会了利用NIMultisim软件进行仿真，实践动手能力明显提高，懂得了初步电路设计排查的错误的方法。此外，已经能够基本上看明白电路的设计过程，已经可以不像之前那样，每次姜老师在讲台给我们用软件设计电路时，脑子里一片空白。
体会：在设计电路之初，由于对某些关键芯片的认识不够，各管脚功能不清楚，设计效率非常低，这让我意识到了自己学习上的缺陷，学习上并没有真正尽心尽力。此外，由于之前一直没怎么学习软件，因此在设计之初很生涩，反映出了自己实践动手能力的不足，这也让我意识到了在以后的学习中要特别注意去提高自己的实践动手能力。
建议：实验室老师和助理应该定时按期检查试验箱元件的好坏，以避免学生在做实验的过程中碰到不必要的麻烦。