數(shù)字電子電路》綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1

1、數(shù)字電子電路數(shù)字電子電路綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：簡(jiǎn)易數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?數(shù)字鐘是運(yùn)用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與數(shù)字鐘是運(yùn)用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來(lái)越強(qiáng)，并且有

2、邏輯電路和時(shí)序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來(lái)越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。本次綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)們綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字電子電路本次綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)們綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字電子電路知識(shí)預(yù)先設(shè)計(jì)出一部數(shù)字鐘的部分電路，之后在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)知識(shí)預(yù)先設(shè)計(jì)出一部數(shù)字鐘的部分電路，之后在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)際電路的搭接與調(diào)試。從而檢查自己所學(xué)的理論知識(shí)，提高自際電路的搭接與調(diào)試。從而檢查自己所學(xué)的理論知識(shí)，提高自己實(shí)際運(yùn)用知識(shí)的能力。己實(shí)際運(yùn)用知識(shí)的能力。 設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)說(shuō)明 1.數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 數(shù)字鐘電路主要有振蕩器，分頻器，計(jì)數(shù)器和譯碼數(shù)字

3、鐘電路主要有振蕩器，分頻器，計(jì)數(shù)器和譯碼顯示電路構(gòu)成。其電路原理圖如下：顯示電路構(gòu)成。其電路原理圖如下： 振蕩器：振蕩器：555555定時(shí)器組成產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖定時(shí)器組成產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖 分頻器：分頻器：由于振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)過(guò)高，因此由于振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)過(guò)高，因此 需要進(jìn)行分頻處理，供計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)使用。需要進(jìn)行分頻處理，供計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)使用。計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器：是將分頻后的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)記錄是將分頻后的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)記錄1Hz1Hz的時(shí)鐘信號(hào)，作為秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器記到的時(shí)鐘信號(hào)，作為秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器記到6060后清零后清零并向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，以此類推。并向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，以此

4、類推。 譯碼器：譯碼器：由計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)要顯示在數(shù)碼管上需由計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)要顯示在數(shù)碼管上需要經(jīng)過(guò)譯碼，譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的要經(jīng)過(guò)譯碼，譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。管正常工作提供足夠的工作電流。 顯示器：顯示器：電路由發(fā)光二極管（電路由發(fā)光二極管（LEDLED）數(shù)碼管組成，將）數(shù)碼管組成，將譯碼器輸出的電平信號(hào)顯示成阿拉伯?dāng)?shù)字。譯碼器輸出的電平信號(hào)顯示成阿拉伯?dāng)?shù)字。 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的部分電路：時(shí)鐘脈沖振蕩電路；

5、分頻設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的部分電路：時(shí)鐘脈沖振蕩電路；分頻器電路；計(jì)數(shù)器電路三部分。譯碼驅(qū)動(dòng)和顯示電路器電路；計(jì)數(shù)器電路三部分。譯碼驅(qū)動(dòng)和顯示電路由實(shí)驗(yàn)箱提供，不要求同學(xué)設(shè)計(jì)，但需要進(jìn)行電路由實(shí)驗(yàn)箱提供，不要求同學(xué)設(shè)計(jì)，但需要進(jìn)行電路連接。連接。最終設(shè)計(jì)結(jié)果：最終設(shè)計(jì)結(jié)果：兩位顯示，低位顯示十進(jìn)制數(shù)，高兩位顯示，低位顯示十進(jìn)制數(shù)，高位顯示六進(jìn)制數(shù)（即模擬秒計(jì)時(shí)），這樣，當(dāng)數(shù)碼位顯示六進(jìn)制數(shù)（即模擬秒計(jì)時(shí)），這樣，當(dāng)數(shù)碼管顯示管顯示5959時(shí)歸零。時(shí)歸零。 (1)數(shù)字鐘的時(shí)鐘脈沖振蕩電路：數(shù)字鐘的時(shí)鐘脈沖振蕩電路：要求用要求用555555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz50Hz

6、的時(shí)鐘脈的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。沖信號(hào)。給定元件參數(shù)：給定元件參數(shù)：5 5端腳電容端腳電容=0.01f=0.01f，2 2端腳端腳電容電容=1f=1f，電阻，電阻R2=10KR2=10K請(qǐng)計(jì)算電阻請(qǐng)計(jì)算電阻R1=R1=？，實(shí)驗(yàn)中由？，實(shí)驗(yàn)中由10K10K電位器調(diào)節(jié)給定。電位器調(diào)節(jié)給定。 （2 2）分頻器電路：）分頻器電路：采用采用74LS9074LS90型芯片進(jìn)行時(shí)鐘分頻。型芯片進(jìn)行時(shí)鐘分頻。分頻器接為十分頻形式，將多諧振蕩器產(chǎn)生分頻器接為十分頻形式，將多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz50Hz脈沖脈沖信號(hào)分成信號(hào)分成5Hz5Hz信號(hào)輸入給計(jì)數(shù)器。信號(hào)輸入給計(jì)數(shù)器。 （3 3）計(jì)數(shù)器電路：）計(jì)數(shù)器電路：采用采用7

7、4LS9074LS90型芯片進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。型芯片進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。低位計(jì)數(shù)為十進(jìn)制，給定時(shí)鐘脈沖為分頻器輸出的低位計(jì)數(shù)為十進(jìn)制，給定時(shí)鐘脈沖為分頻器輸出的5Hz5Hz脈沖信號(hào)。高位計(jì)數(shù)為六進(jìn)制（模擬秒計(jì)時(shí)），脈沖信號(hào)。高位計(jì)數(shù)為六進(jìn)制（模擬秒計(jì)時(shí)），當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到0110000001100000立即清零。因?yàn)榱⒓辞辶?。因?yàn)?090有反饋清有反饋清零端，所以用反饋清零法。給定時(shí)鐘脈沖為低位產(chǎn)生零端，所以用反饋清零法。給定時(shí)鐘脈沖為低位產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)。的進(jìn)位信號(hào)。 2.2.選用元件要求選用元件要求555555定時(shí)器芯片，定時(shí)器芯片，74LS9074LS90芯片，芯片，74LS0074LS

8、00芯片，電位芯片，電位器，電容，譯碼及顯示電路，導(dǎo)線等。器，電容，譯碼及顯示電路，導(dǎo)線等。 3.3.元件使用說(shuō)明元件使用說(shuō)明 （1）555定時(shí)器：采用定時(shí)器：采用5V供電。供電。（2）74LS90芯片：芯片采用芯片：芯片采用5V供電。供電。計(jì)數(shù)功能：計(jì)數(shù)功能：Qa輸出端連到輸出端連到B輸入端，輸入計(jì)數(shù)脈沖輸入端，輸入計(jì)數(shù)脈沖加到輸入端加到輸入端A上。上。Qa，Qb，Qc，Qd分別為輸出。分別為輸出。分頻功能：分頻功能：將將74LS9074LS90芯片芯片QdQd輸出端連到輸出端連到A A輸入端上，輸輸入端上，輸入計(jì)數(shù)脈沖加到入計(jì)數(shù)脈沖加到B B輸入端，即可得到一個(gè)對(duì)稱的輸入端，即可得到一個(gè)對(duì)

9、稱的1010分頻分頻計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)器，在QaQa輸出端上可得到一個(gè)輸出端上可得到一個(gè)1010分頻的方波。分頻的方波。（3 3）數(shù)碼管顯示電路：）數(shù)碼管顯示電路：數(shù)碼管顯示采用實(shí)驗(yàn)箱右上角數(shù)碼管顯示采用實(shí)驗(yàn)箱右上角的發(fā)光數(shù)碼管，數(shù)碼管為共陰極，對(duì)應(yīng)公共端為的發(fā)光數(shù)碼管，數(shù)碼管為共陰極，對(duì)應(yīng)公共端為L(zhǎng)EDxLEDx，將將LEDxLEDx接地，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮。用接地，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮。用DxDx，CxCx，BxBx，AxAx進(jìn)行編碼，可得到從進(jìn)行編碼，可得到從0-90-9的顯示。的顯示。1、計(jì)數(shù)器：、計(jì)數(shù)器： 它是一種中規(guī)模集成電路，種類很多，不但可以實(shí)現(xiàn)計(jì)它是一種中規(guī)模集成電路，種類很多，不但可

10、以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、分頻，而且可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、運(yùn)算、定時(shí)、延時(shí)等控制功數(shù)、分頻，而且可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、運(yùn)算、定時(shí)、延時(shí)等控制功能。目前各類計(jì)數(shù)器均有典型產(chǎn)品，如屬于二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的能。目前各類計(jì)數(shù)器均有典型產(chǎn)品，如屬于二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的74LS161、74LS163，屬于十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的，屬于十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的74LS90、74LS160等。等。 本實(shí)驗(yàn)采用的是本實(shí)驗(yàn)采用的是74LS90二二五五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。74LS90的內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個(gè)部結(jié)構(gòu)是一個(gè) 二分頻和五分頻電路，可以獨(dú)立地作為二進(jìn)二分頻和五分頻電路，可以獨(dú)立地作為二進(jìn)制和五進(jìn)制計(jì)制和五進(jìn)制計(jì)數(shù)器使用，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接又可以構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)

11、數(shù)器。數(shù)器使用，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接又可以構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS90芯片的頂視圖：芯片的頂視圖：4123578961011121314R92CP1R01R91Q2 Q1VCCNCGNDQ3NCQ0CP2RO274LS90內(nèi)部電路圖：內(nèi)部電路圖：使用使用90芯片時(shí)注意：芯片時(shí)注意：（1）二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為）二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP1， 輸出端為輸出端為Q0；（2）五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為）五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP2， 輸出端為輸出端為Q3 、Q2、 Q1 。（3）如果將）如果將Q0與與CP2相連，相連，CP1作時(shí)鐘輸入端，作時(shí)鐘輸入端， Q3 Q0作作輸出輸出 端，則為端

12、，則為8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（4）如果將）如果將Q3與與CP1相連，相連，CP2作時(shí)鐘輸入端，從高位到低作時(shí)鐘輸入端，從高位到低位的輸出為位的輸出為Q0 Q3 Q2 Q1 時(shí)，則構(gòu)成時(shí)，則構(gòu)成5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。器。4123578961011121314R92CP1R01R91Q2 Q1VCCNCGNDQ3NCQ0CP2RO274LS9090芯片的功能表：芯片的功能表：兩種接法的態(tài)序表兩種接法的態(tài)序表 74LS90構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩種接法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩種接法(a) 8421 BCD碼接法；碼接法； (b) 5421 BCD碼接法碼接法 QA

13、QBQCQDCP1CP274LS90CP(a)(b)QAQBQCQDCP1CP274LS90CPS91S92R01R02S91S92R01R022、譯碼器：、譯碼器： 譯碼器的種類有很多，使用比較多的為譯碼器的種類有很多，使用比較多的為8421碼二碼二十十進(jìn)制譯碼器。本實(shí)驗(yàn)采用進(jìn)制譯碼器。本實(shí)驗(yàn)采用74LS48譯碼器。譯碼器。 48的引腳圖：的引腳圖：162VCC14BGND413f1211eDBCDBCD碼七段譯碼器碼七段譯碼器1A10BI/RBOb79c6153LT5a8CdgRBI74483、顯示器：、顯示器： 本實(shí)驗(yàn)采用發(fā)光二極管組成的共陰極七段數(shù)碼管。本實(shí)驗(yàn)采用發(fā)光二極管組成的共陰極

14、七段數(shù)碼管。fabcdegDPCOMdcDPefCOMbagCOMabcdefgDP共陰極：共陰極：（2）將）將7490連接成連接成5421編碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，重復(fù)上述內(nèi)容，編碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，重復(fù)上述內(nèi)容，并分析顯示數(shù)字的情況。并分析顯示數(shù)字的情況。3、綜合設(shè)計(jì)：、綜合設(shè)計(jì)： 利用利用7490芯片及與非門芯片及與非門74LS20芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制的芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器（用兩種方法實(shí)現(xiàn)），并在實(shí)驗(yàn)箱上采用譯碼器計(jì)數(shù)器（用兩種方法實(shí)現(xiàn)），并在實(shí)驗(yàn)箱上采用譯碼器7448和顯示器顯示其結(jié)果同時(shí)用示波器觀察其輸出波形。和顯示器顯示其結(jié)果同時(shí)用示波器觀察其輸出波形。 你可以用你可以用7490芯片嘗

15、試設(shè)計(jì)任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。芯片嘗試設(shè)計(jì)任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。4.4.電路調(diào)試注意事項(xiàng)：電路調(diào)試注意事項(xiàng)：由于此次設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)接線較為復(fù)雜，因此，由于此次設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)接線較為復(fù)雜，因此，我們要求先分別調(diào)試各個(gè)電路的功能，待其功能達(dá)我們要求先分別調(diào)試各個(gè)電路的功能，待其功能達(dá)到要求后再將電路組成系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。建議先調(diào)到要求后再將電路組成系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。建議先調(diào)555555定時(shí)器電路，產(chǎn)生定時(shí)器電路，產(chǎn)生50Hz50Hz時(shí)鐘脈沖信號(hào)，再進(jìn)行時(shí)鐘脈沖信號(hào)，再進(jìn)行74LS9074LS90芯片的分頻功能測(cè)試和譯碼顯示電路的功能芯片的分頻功能測(cè)試和譯碼顯示電路的功能測(cè)試，然后再組成實(shí)際整體電路。測(cè)試，然后再組成

16、實(shí)際整體電路。實(shí)驗(yàn)線路導(dǎo)線應(yīng)盡可能短，特別是實(shí)驗(yàn)線路導(dǎo)線應(yīng)盡可能短，特別是555555定時(shí)器電定時(shí)器電路，以免引入干擾信號(hào)。路，以免引入干擾信號(hào)。 實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)要求：1.必須撰寫出預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，選定所需元件規(guī)格，設(shè)必須撰寫出預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，選定所需元件規(guī)格，設(shè)計(jì)好電路原理圖，并在電路原理圖中標(biāo)明芯片引腳號(hào)計(jì)好電路原理圖，并在電路原理圖中標(biāo)明芯片引腳號(hào)。憑預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室！憑預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室！2.每每2人一組，在實(shí)驗(yàn)室要嚴(yán)肅認(rèn)真，不在實(shí)驗(yàn)室做人一組，在實(shí)驗(yàn)室要嚴(yán)肅認(rèn)真，不在實(shí)驗(yàn)室做與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的事情，實(shí)驗(yàn)開始后嚴(yán)禁隨意走動(dòng)。與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的事情，實(shí)驗(yàn)開始后嚴(yán)禁隨意走動(dòng)。3.實(shí)驗(yàn)臺(tái)上儀器設(shè)備要放

17、置合理，不得在儀器設(shè)備上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上儀器設(shè)備要放置合理，不得在儀器設(shè)備上亂放導(dǎo)線或其他零物，以免意外短接造成人身事故。亂放導(dǎo)線或其他零物，以免意外短接造成人身事故。不要將書包置于實(shí)驗(yàn)區(qū)域。絕對(duì)禁止在實(shí)驗(yàn)室吃東西不要將書包置于實(shí)驗(yàn)區(qū)域。絕對(duì)禁止在實(shí)驗(yàn)室吃東西、喝飲料。、喝飲料。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要用統(tǒng)一電學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙撰寫，或用實(shí)驗(yàn)報(bào)告要用統(tǒng)一電學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙撰寫，或用A4紙紙打印。打印。必須詳細(xì)寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明、元件及參數(shù)選擇，要必須詳細(xì)寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明、元件及參數(shù)選擇，要有電路原理圖，調(diào)試說(shuō)明和收獲！有電路原理圖，調(diào)試說(shuō)明和收獲！圖示電路的初態(tài)Q2Q1=00，加入3個(gè)時(shí)鐘正脈沖后，電路的狀態(tài)將變?yōu)椋?）。 A） 0 0 B） 0 1C） 1 0 D）1 1邏輯電路如圖所示，觸發(fā)器初態(tài)Q=0，當(dāng)A=“0”，B=“1”時(shí)，CP 脈沖來(lái)到后D觸發(fā)器 ( )。A）保持原狀態(tài) B） 置“0” C）置“1” D） 不定邏輯電路如圖所示，輸入為邏輯電路如圖所示，輸入為 X，Y ，同它功能相同的是（，同它功能相同的是（ ）。）。A） 同步同步RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 B） JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 C） 基本基本RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 D）T 觸發(fā)器觸發(fā)器DCQQC&1YXQ七、由主從型七、由主從型JK FF構(gòu)成的同步時(shí)序電路中，已知其構(gòu)成的同步時(shí)序電路中，已知