第一篇：數(shù)字時鐘的設(shè)計實驗報告

實驗報告

數(shù)字時鐘的設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握數(shù)字鐘的設(shè)計方法。

2、掌握計數(shù)器相互級聯(lián)的方法。學(xué)號：14040120049 姓名：陶澤

二、實驗設(shè)備和器件

1、數(shù)字邏輯電路實驗板2、74HC(LS)20（二四輸入與非門）

3、74HC(LS)160（4位十進(jìn)制計數(shù)器）

1塊 2片 4片、三、實驗原理

1、設(shè)計總框圖：

2、各部分單元的設(shè)計提示與分析： 1）時鐘源

它是數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。1Hz的脈沖信號由CPLD輸出的信號得到。

2）時間計數(shù)單元

時間計數(shù)單元有分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分。分計數(shù)和秒計數(shù)單元為60進(jìn)制計數(shù)器，其輸出為8421BCD碼。

3）譯碼驅(qū)動及顯示單元 計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計并以8421BCD碼形式輸出，顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。4）校時電路

當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進(jìn)行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。5）鬧鐘電路

一般時鐘都應(yīng)具備鬧鐘功能，即在到達(dá)某預(yù)定時間時，時鐘會發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實時語音提示，以示提醒。實驗用器件管腳介紹：

四、實驗內(nèi)容與步驟

1、用兩片74HC(LS)160連接構(gòu)成秒計數(shù)器，并連接數(shù)碼管顯示（基本命題）

例如采用整體置零法。實現(xiàn)計數(shù)范圍為0000 0000--0101 1001。電路連接完成后，檢驗其功能。

2、在實驗內(nèi)容與步驟1的基礎(chǔ)上再用兩片74 HC(LS)160實現(xiàn)分的計數(shù)（基本命題）

分計數(shù)器的個位和十位之間的連接類同于秒計數(shù)器。需實現(xiàn)從秒到分的進(jìn)位。電路連接完成后檢驗其功能。

3、實現(xiàn)校時功能（擴(kuò)展命題）

檢驗功能

4、實現(xiàn)鬧鐘功能（擴(kuò)展命題）

連接電路，檢驗其功能。

五、實驗注意事項 集成電路要輕插輕拔！

六．實驗電路圖

1.用兩片74HC(LS)160連接構(gòu)成秒計數(shù)器，并連接數(shù)碼管顯示

2.在實驗內(nèi)容與步驟1的基礎(chǔ)上再用兩片74 HC(LS)160實現(xiàn)分的計數(shù)

七．其他（實驗過程中出現(xiàn)的問題或心得體會）這次實驗增加了我對計數(shù)器的了解，增強(qiáng)了我的動手能力。這次實驗我們插錯了一根線，結(jié)果成了模100的計數(shù)器，經(jīng)過仔細(xì)的檢查才發(fā)現(xiàn)。

第二篇：數(shù)字電子時鐘實驗報告

華大計科學(xué)院

數(shù)字邏輯課程設(shè)計說明書

題目：

多功能數(shù)字鐘

專業(yè)：

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

班級：

網(wǎng)絡(luò)工程1班

姓名：

劉群 學(xué)號：

1125111023

完成日期：

2013-9

一、設(shè)計題目與要求

設(shè)計題目：多功能數(shù)字鐘 設(shè)計要求：

1.準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。2.小時的計時可以為“12翻1”或“23翻0”的形式。

3.可以進(jìn)行時、分、秒時間的校正。

二、設(shè)計原理及其框圖 1.數(shù)字鐘的構(gòu)成

數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率1HZ）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路。圖 1 所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。

圖1 數(shù)字電子時鐘方案框圖 ⑴多諧振蕩器電路

多諧振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率1Hz 的信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。⑵時間計數(shù)器電路

時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成。其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60 進(jìn)制計數(shù)器。而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為24 進(jìn)制計數(shù)器。⑶譯碼驅(qū)動電路

譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD 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。⑷數(shù)碼管

數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管。本設(shè)計提供的為LED數(shù)碼管。2.數(shù)字鐘的工作原理 ⑴多諧振蕩器電路

555 定時器與電阻R1、R2，電容C1、C2 構(gòu)成一個多諧振蕩器，利用電容的充放電來調(diào)節(jié)輸出V0，產(chǎn)生矩形脈沖波作為時鐘信號，因為是數(shù)字鐘，所以應(yīng)選擇的電阻電容值使頻率為1HZ。⑵時間計數(shù)單元

六片74LS90 芯片構(gòu)成計數(shù)電路，按時間進(jìn)制從右到左構(gòu)成從低位向高位的進(jìn)位電路，并通過譯碼顯示。在六位LED 七段顯示起上顯示對應(yīng)的數(shù)值。⑶校時電源電路

當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進(jìn)行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。

根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能。因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。圖8所示即為帶有基本RS 觸發(fā)器的校時電路。

三、元器件

1.實驗中所需的器材 單刀雙擲開關(guān)4 個.5V 電源.共陰七段數(shù)碼管 6 個.74LS90D 集成塊 6 塊.74HC00D 6個 LM555CM 1個 電阻 6個 10uF 電容 2個

2.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖

圖2 LM555ＣＭ集成塊

圖3 74LS90D集成塊

五、各功能塊電路圖

1秒脈沖發(fā)生器主要由555 定時器和一些電阻電容構(gòu)成，原理是利用555 定時器的特性，通過電容的充放電使VC 在高、低電平之間轉(zhuǎn)換。其中555 定時器的高、低電平的門閥電壓分別是2/3VCC 和1/3VCC電容器充電使VC 的電壓大于2/3VCC 則VC 就為高電平，然

而由于反饋作用又會使電容放電。當(dāng)VC 小于1/3VCC 時，VC 就為低電平。同樣由于反饋作用又會使電容充電。通過555 定時器的這一性質(zhì)我們就可以通過計算使他充放電的周期剛好為1S這樣我們就會得到1HZ 的信號。其中555 定時器的一些功能對照后面目錄。其中 555 定時器組成的脈沖發(fā)生器電路見附圖4.圖4 555 定時器組成的脈沖發(fā)生器

由于我們要得到1HZ 的信號，所以我們就可以通過555 定時器充放電一次所需的時間的公式。將那時間設(shè)為1S然后設(shè)定兩個電阻計算出另外那個電容值.在設(shè)定電阻值時我們要記住將電阻值設(shè)為比較常用的那種電阻值，得到的電容值也盡可能讓它是比較普遍使用 的。這樣就避免了在實際組裝過程中很難買到當(dāng)初設(shè)定的那電阻和計算出 的電容值。

在這次設(shè)定中我們設(shè)定的電阻值RA=10KΩ，RB=62kΩ，C=10uF 經(jīng)公式

f = 1.43 ÷【（RA + 2RB）×C 】 可得近似為1HZ。

2、利用一個LED 數(shù)碼管一塊74LS90D 連接成一個十進(jìn)制計數(shù)器，電路在晶振的作用下數(shù)碼管從0—9 顯示見圖5。

圖5、利用2 片74LS90D 芯片連接成一個六十進(jìn)制電路，電路可從0—59 顯示。第一片74LS90D芯片構(gòu)成10 進(jìn)制計數(shù)器，第二片74LS90D 芯片構(gòu)成6 進(jìn)制計數(shù)器。74LS90D 具有異步清零功能。

在第一片74ls90 構(gòu)成的十進(jìn)制計數(shù)器中，當(dāng)?shù)谑畟€脈沖來到時。此時他的四級觸發(fā)器的狀態(tài)為“1001”。這時他就會自動清零。同時給第二片74ls90 構(gòu)成的6 進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)一，第六個脈沖進(jìn)位到來時，此時第二片74ls90 芯片的觸發(fā)器的狀態(tài)為“0110”，這時QB,QC 均為高電平。將QB 與RO1 相連，將Ro2 與Qc 相連，就會進(jìn)行異步清零。如此循環(huán)就會構(gòu)成60 進(jìn)制計數(shù)器.見附圖6.圖6 十六進(jìn)制電路

4、利用2 片74LS90D 芯片構(gòu)成24 進(jìn)制計數(shù)器。一片構(gòu)成二進(jìn)制計數(shù)器，一片構(gòu)成四進(jìn)制計數(shù)器。由于74LS90D 芯片清零是由兩個清零端控制的，所以當(dāng)?shù)?4 個脈沖到來時，第一片74lLS90D芯片的Qc 為高電平。第二片74LS90D 芯片的Qb 為高電平，讓第一片74LS90D 芯片的Qc 與兩片芯片的Ro1 相連.讓第二片74ls90 芯片的QB 與兩片芯片的Ro2 相連。當(dāng)?shù)?4 個脈沖到來時就會進(jìn)行異步清零。如此循環(huán)就會構(gòu)成24 進(jìn)制計數(shù)器。見附圖7.圖7 24進(jìn)制電路

5、數(shù)字鐘電路由于秒信號的精確性和穩(wěn)定性不可能坐到完全準(zhǔn)確無誤，又因為電路中其他的原因數(shù)字鐘總會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象。所以，電路中就應(yīng)該有校準(zhǔn)時間功能的電路。在這次設(shè)計中教時電路用的是一個RS 基本觸發(fā)器的單刀雙置開關(guān)，每搬動開關(guān)一次產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖.實現(xiàn)校時功能。見附圖8。

7、利用兩個六十進(jìn)制和一個二十四進(jìn)制連接成一個時、分、秒都會進(jìn)位的電路總圖。見附圖8

圖8 總電路圖

六、心得體會

在這次設(shè)計中我們深深地體會到了理論跟實踐的不同，理論學(xué)的再好不會動手那也只能是紙上談兵。我們了解了集成電路芯片的型號命名規(guī)律，懂得了沒有某種芯片時的替代方法，以及在網(wǎng)上查找電子電路資料的方法，掌握了各芯片的邏輯功能及使用方法，進(jìn)一步熟悉了集成電路的引腳安排，掌握了數(shù)字鐘的設(shè)計方法，明白了數(shù)字鐘的組成原理以及工作原理。掌握了計數(shù)器的工作原理，以及計數(shù)器進(jìn)制的組成方法和級聯(lián)方法，實現(xiàn)了一次理論指導(dǎo)實踐、理論向?qū)嵺`過渡的跨越，雖然期間遇到一些困難，但這些困難卻增強(qiáng)了我們分析問題、解決問題的能力，使我們以后不僅只學(xué)習(xí)書本中的理論知識，而且知道學(xué)以致用，動過動手實踐是我們對書本中的理論知識掌握地跟牢固、理解地跟深刻，這對我們今后的工作及學(xué)習(xí)有積極的影響。這次課程設(shè)計不僅再次復(fù)習(xí)了數(shù)字電子和模擬電子,而且讓我對于芯片的使用更加了解。增加了我的動手操作能力，加深了對該軟件的了解。這就是這次課程設(shè)計的成果，相信這些實際的操作經(jīng)驗會是我們以后的寶貴財富。

第三篇：數(shù)字時鐘設(shè)計實驗報告

電 子 課 程 設(shè) 計

題

目：數(shù)字時鐘

數(shù)字時鐘設(shè)計實驗報告

一、設(shè)計要求：

設(shè)計一個 24 小時制的數(shù)字時鐘。

要求：計時、顯示精度到秒；有校時功能。采用中小規(guī)模集成電路設(shè)計。

發(fā)揮：增加鬧鐘功能。

二、設(shè)計方案：

由秒時鐘信號發(fā)生器、計時電路和校時電路構(gòu)成電路。

秒時鐘信號發(fā)生器可由振蕩器和分頻器構(gòu)成。

計時電路中采用兩個 60 進(jìn)制計數(shù)器分別完成秒計時和分計時；24 進(jìn)制計數(shù)器完成時計時；采用譯碼器將計數(shù)器的輸出譯碼后送七段數(shù)碼管顯示。

校時電路采用開關(guān)控制時、分、秒計數(shù)器的時鐘信號為校時脈沖以完成校時。

三、電路框圖：

圖一 數(shù)字時鐘電路框圖

四、電路原理圖：

（一）秒脈沖信號發(fā)生器 秒脈沖信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號。

? 振蕩器: 通常用 555 定時器與 RC 構(gòu)成的多諧振蕩器，經(jīng)過調(diào)整輸出 1000Hz 脈沖。

? 分頻器: 分頻器功能主要有兩個，一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，一是提供功能 擴(kuò)展電路所需要的信號，選用三片 74LS290 進(jìn)行級聯(lián)，因為每片為 1/10 分頻器，三片級聯(lián)好獲得 1Hz 標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。其電路圖如下：

譯碼器 譯碼器 譯碼器 時計數(shù)器(24 進(jìn)制)分計數(shù)器(60 進(jìn)制)秒計數(shù)器(60 進(jìn)制)校 時 電 路 秒信號發(fā)生器

圖二 秒脈沖信號發(fā)生器

（二）秒、分、時計時器電路設(shè)計 秒、分計數(shù)器為 60 進(jìn)制計數(shù)器，小時計數(shù)器為 24 進(jìn)制計數(shù)器。

? 60 進(jìn)制——秒計數(shù)器 秒的個位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成 60 進(jìn)制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)到 59 時清零并重新開始計數(shù)。秒的個位部分的設(shè)計：利用十進(jìn)制計數(shù)器 CD40110 設(shè)計 10 進(jìn)制計數(shù)器顯示秒的個位。個位計數(shù)器由 0 增加到 9 時產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計數(shù)器脈沖輸入端 CP，從而實現(xiàn) 10 進(jìn)制計數(shù)和進(jìn)位功能。利用 74LS161 和 74LS11 設(shè)計 6 進(jìn)制計數(shù)器顯示秒的十位，當(dāng)十位計數(shù)器由 0 增加到 5 時利用 74LS11 與門產(chǎn)生一個高電平接到個位、十位的 CD40110 的清零端，同時產(chǎn)生一個脈沖給分的個位。其電路圖如下：

圖三 60 進(jìn)制--秒計數(shù)電路

? 60 進(jìn)制——分計數(shù)電路 分的個位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成 60 進(jìn)制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)到 59 時清零并重新開始計數(shù)。秒的個位部分的設(shè)計：來自秒計數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使分的個位加 1，利用十進(jìn)制計數(shù)器 CD40110 設(shè)計 10 進(jìn)制計數(shù)器顯示秒的個位。個位計數(shù)器由 0 增加到 9 時產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計數(shù)器脈沖輸入端 CP，從而實現(xiàn) 10 進(jìn)制計數(shù)和進(jìn)位功能。利用 74LS161 和 74LS11 設(shè)計 6 進(jìn)制計數(shù)器顯示秒的十位，當(dāng)十位計數(shù)器由 0增加到 5 時利用 74LS11 與門產(chǎn)生一個高電平接到個位、十位的 CD40110 的清零端，同時產(chǎn)生一個脈沖給時的個位。其電路圖如下：

圖四 60 進(jìn)制--分計數(shù)電路

? 24 進(jìn)制——時計數(shù)電路 來自分計數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使時的個位加，個位計數(shù)器由 0 增加到 9 是產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位計數(shù)器脈沖輸入端 CP，當(dāng)十位計到 2 且個位計到 3 是經(jīng)過 74LS11 與門產(chǎn)生一個清零信號，將所有 CD40110 清零。其電路圖如下：

圖五 24 進(jìn)制--時計數(shù)電路

? 譯碼顯示電路 譯碼電路的功能是將秒、分、時計數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用以驅(qū)動 LED 七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有 74LS148。74LS148 是 BCD-7 段譯碼器/驅(qū)動器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動 LED 七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將秒、分、時計數(shù)器的每位輸出分別送到相應(yīng)七段數(shù)碼管的輸入端，便可以進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。在譯碼管輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)電阻 R 作為限流電阻。其電路圖如下：

圖六 譯碼顯示電路

?

校時電路

校時電路是數(shù)字鐘不可缺少的部分，每當(dāng)數(shù)字鐘與實際時間不符時，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時間進(jìn)行校時。一般電子表都具有時、分、秒等校時功能。為了使電路簡單，在此設(shè)計中只進(jìn)行分和小時的校時?！翱煨r”是通過開關(guān)控制，使計數(shù)器對 1Hz 校時脈沖計數(shù)。圖中

S1 為校正用的控制開關(guān)，校時脈沖采用分頻器輸出的 1Hz 脈沖，當(dāng) S1 為“0”時可以進(jìn)行“快校時”。

其電路圖如下：

圖七 校隊電路

五、實驗方法：

1、秒脈沖產(chǎn)生部分

采用555多諧振蕩器產(chǎn)生1HZ頻率信號，作為秒脈沖及整體電路的信號輸入部分。其仿真電路圖如下圖所示：

圖八 秒脈沖發(fā)生器仿真電路

2、計數(shù)電路 電子鐘計時分為小時、分鐘和秒，其中小時為二十四進(jìn)制，分鐘和秒均為六十進(jìn)制，輸出可以用數(shù)碼管顯示，所以要求二十四進(jìn)制為 00000000~00100100 計數(shù)，六十進(jìn)制為 00000000~01100000 計數(shù)，并且均為 8421 碼編碼形式。

（1）

小時計數(shù)——二十四進(jìn)制電路仿真

用兩片 74LS160N（分 A 片、B 片）設(shè)計一個一百進(jìn)制的計數(shù)器，在 24（00100100）處直接取出所有為 1 的端口，經(jīng)過輸入與非門 74LS00D，再給兩個清零端 CLR。使用 74LS160N 異步清零功能完成二十四進(jìn)制循環(huán)，計數(shù)范圍為 0~23。然后用七段顯示譯碼器 74LS47D 將 A、B 兩片8

U1074LS01

U1174LS0112

U1074LS00

R3.3 C0.01uS1

GN10

1U8E

74LS01HZ

S2/M2 +5

74LS160N 的輸出譯碼給 LED 數(shù)碼管。仿真電路如圖九所示。

：

圖九 24 進(jìn)制——時計數(shù)器仿真電路（2）分鐘、秒計數(shù)——六十進(jìn)制電路仿真

此電路類似于二十四進(jìn)制計數(shù)器，采用 74LS160N 設(shè)計出一百進(jìn)制的計數(shù)器，在 60（01100000）處直接取出所有為 1 的端口，經(jīng)過輸入與非門 74LS00D，再給兩個清零端 CLR。使用 74LS160N異步清零功能完成六十進(jìn)制循環(huán)，計數(shù)范圍為 0~59。然后用七段顯示譯碼器 74LS47D 將 A、B兩片 74LS160N 的輸出譯碼給 LED 數(shù)碼管。仿真電路如圖所示：

圖十 60 進(jìn)制——秒計數(shù)器仿真電路

圖十一 60 進(jìn)制——分計數(shù)器仿真電路

（四）校時校分（秒）電路。

數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。這里利用兩個與非門加一個單刀雙擲開關(guān)來實現(xiàn)校時功能。第一個 74LS00D 與非門的輸入端一端接清零信號，另一端接第二個與非門的輸入端，第二個 74LS00D 的輸入端一端接計數(shù)脈沖，另一端接一個單刀雙擲開關(guān)。開關(guān)接通的一段接地，另一端接高電平。當(dāng)開關(guān)打到另一端時，時或分的個位就單獨開始計數(shù)，這樣就能實現(xiàn)校時功能。其電路圖如圖所示：

圖十二 校分仿真電路

六、實驗結(jié)果和結(jié)論：

數(shù)字時鐘仿真電路圖如下圖所示，在 Multisim11.0 中進(jìn)行仿真，可以實現(xiàn)數(shù)字時鐘的顯示功能、校時功能。顯示功能中，小時實現(xiàn)的是 24 進(jìn)制，分和秒實現(xiàn)的是 60 進(jìn)制，通過校時電路能夠分別校對時和分。

圖十三 數(shù)字時鐘仿真電路

七、設(shè)計體會：

在本次 Multisim 仿真過程，從安裝軟件、選定課題、設(shè)計電路、進(jìn)行仿真、運行結(jié)果都自己實際操作完成。在數(shù)字時鐘設(shè)計中，根據(jù)老師上課所講的內(nèi)容，可以用兩片集成十進(jìn)制同步計數(shù)器 74LS160D 級聯(lián)為 100 進(jìn)制，再利用其異步清零功能，可以分別實現(xiàn)小時的 24 進(jìn)制和分秒的 60 進(jìn)制。當(dāng)然，在仿真過程中也遇到了很多困難和問題。比如說，無法直接從秒進(jìn)位到分和分進(jìn)位到時，并且在仿真中總是出錯。于是自己請教了一些也做數(shù)字時鐘的同學(xué)，同時在網(wǎng)上查找了相關(guān)資料，最后終于用兩個與非門和單刀雙擲開關(guān)實現(xiàn)了從秒到分的進(jìn)位、分到時的進(jìn)位功能及校準(zhǔn)功能。

通過本次實驗對數(shù)電知識有了更深入的了解，將其運用到了實際中來，明白了學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)的意義，也達(dá)到了其培養(yǎng)的目的。也明白了一個道理：成功就是在不斷摸索中前進(jìn)實現(xiàn)的，遇到問題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來仔細(xì)思考，分部檢查，找出最終的原因進(jìn)行改正，這樣才會有進(jìn)步，才會一步步向自己的目標(biāo)靠近，才會取得自己所要追求的成功。

當(dāng)然，自己的仿真技術(shù)和應(yīng)用能力還是很欠缺的，雖然完成了基本的設(shè)計要求，但是很多自己想要的擴(kuò)展功能還未能實現(xiàn)。而且很多時候會走過很多彎路，浪費了很多不必要的時間。不過，這次設(shè)計經(jīng)歷必將使我受益終身，讓我明白如何更好的獲取知識，如何更好的理論聯(lián)系實際。今后的學(xué)習(xí)更需要不斷努力，在獲得知識的同時獲得快樂，真正的主動探索，主動學(xué)習(xí)，形成自己的思維方式，不斷應(yīng)用，不斷進(jìn)取。

第四篇：FPGA可調(diào)數(shù)字時鐘實驗報告

浙江大學(xué)城市學(xué)院

實驗報告紙

一、實驗要求

1、用vhdl編程，實現(xiàn)10進(jìn)制計數(shù)器

2、用vhdl編程，實現(xiàn)60進(jìn)制計數(shù)器

3、用vhdl編程，實現(xiàn)數(shù)字時鐘，時、分、秒、毫秒分別顯示在數(shù)碼管上。

4、實現(xiàn)可調(diào)數(shù)字時鐘的程序設(shè)計，用按鍵實現(xiàn)時、分、秒、毫秒的調(diào)整。

二、實驗原理

用VHDL，行為級描述語言實現(xiàn)實驗要求。思路如下：

1、分頻部分：由50MHZ分頻實現(xiàn)1ms的技術(shù)，需要對50MHZ采取500000分頻。

2、計數(shù)部分：采用低級影響高級的想法，類似進(jìn)位加1的思路。對8個寄存器進(jìn)行計數(shù)，同步數(shù)碼管輸出。

3、數(shù)碼管輸出部分：用一個撥碼開關(guān)控制顯示，當(dāng)sw0=0時，四位數(shù)碼管顯示秒、毫秒的計數(shù)。當(dāng)sw0=1時，四位數(shù)碼管顯示時、分得計數(shù)。

4、調(diào)整部分：分別用四個按鍵控制時、分、秒、毫秒的數(shù)值。先由一個開關(guān)控制計數(shù)暫停，然后，當(dāng)按鍵按下一次，對應(yīng)的數(shù)碼管相對之前的數(shù)值加1,，通過按鍵實現(xiàn)時間控制，最后開關(guān)控制恢復(fù)計數(shù)，完成時間調(diào)整。

5、整個實現(xiàn)過程由一個文件實現(xiàn)。

三、實驗過程

各個引腳說明： Clk:50MHZ SW:數(shù)碼管切換，SW=’0’時，數(shù)碼管顯示為秒，毫秒。SW=’1’時，數(shù)碼管顯示為時，分。

SW1:暫停與啟動。SW1=’0’時，時鐘啟動，SW=’1’時，時鐘暫停。

SW2:時鐘調(diào)整接通按鈕，當(dāng)SW2=’0’時，不進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)SW=’1’時，通過按鍵調(diào)整時間。

KEY0： 毫秒調(diào)整，按一次實現(xiàn)+1功能 KEY1：秒調(diào)整，按一次實現(xiàn)+1功能

浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

KEY2：分調(diào)整，按一次實現(xiàn)+1功能 KEY3：時調(diào)整，按一次實現(xiàn)+1功能 Q0;第一個數(shù)碼管 Q1;第二個數(shù)碼管 Q2: 第三個數(shù)碼管 Q3: 第四個數(shù)碼管

1、源代碼如下：

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity paobiao is port(clk,sw,key0,key1,key2,key3,sw1,sw2:in std_logic;

q0:out std_logic_vector(6 downto 0);

q1:out std_logic_vector(6 downto 0);

q2:out std_logic_vector(6 downto 0);

q3:out std_logic_vector(6 downto 0));end paobiao;architecture behave of paobiao is signal cntt1 :integer range 0 to 10;signal cntt2 :integer range 0 to 10;signal cntt3 :integer range 0 to 10;signal cntt4 :integer range 0 to 6;signal cntt5 :integer range 0 to 10;signal cntt6 :integer range 0 to 10;signal cntt7 :integer range 0 to 10;signal cntt8 :integer range 0 to 6;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

signal cntttt1 :integer range 0 to 10;signal cntttt2 :integer range 0 to 10;signal cntttt3 :integer range 0 to 10;signal cntttt4 :integer range 0 to 6;signal cntttt5 :integer range 0 to 10;signal cntttt6 :integer range 0 to 10;signal cntttt7 :integer range 0 to 10;signal cntttt8 :integer range 0 to 6;

begin

process(clk)--,key0,key1,key2,key3)

variable cnt :integer range 0 to 500000;

--variable cnt9 :integer range 0 to 3000000000;

variable cnt1 :integer range 0 to 10;

variable cnt2 :integer range 0 to 10;

variable cnt3 :integer range 0 to 10;

variable cnt4 :integer range 0 to 6;

variable cnt5 :integer range 0 to 10;

variable cnt6 :integer range 0 to 10;

variable cnt7 :integer range 0 to 10;

variable cnt8:integer range 0 to 6;

begin if(clk'event and clk='1')then

if(sw1='0')then if(cnt>=2)then

cnt:=0;

cnt1:=cnt1+1;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

if(cnt1=10)then

cnt1:=0;

cnt2:=cnt2+1;

if(cnt2=10)then

cnt1:=0;

cnt2:=0;

cnt3:=cnt3+1;

if(cnt3=10)then

cnt1:=0;

cnt2:=0;

cnt3:=0;

cnt4:=cnt4+1;

if(cnt4=6)then

cnt1:=0;

cnt2:=0;

cnt3:=0;

cnt4:=0;

cnt5:=cnt5+1;

if(cnt5=10)then

cnt5:=0;

cnt6:=cnt6+1;

if(cnt6=6)then

cnt5:=0;

cnt6:=0;

cnt7:=cnt7+1;

if(cnt7=4)then

cnt5:=0;

cnt6:=0;

cnt7:=0;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

cnt8:=cnt8+1;

if(cnt8=3)then

cnt5:=0;

cnt6:=0;

cnt7:=0;

cnt8:=0;

end if;

end if;

end if;

end if;

end if;

end if;

end if;

end if;

else cnt:=cnt+1;

end if;

if(sw2='0')then

cntt1<=cnt1;

cntt2<=cnt2;

cntt3<=cnt3;

cntt4<=cnt4;

cntt5<=cnt5;

cntt6<=cnt6;

cntt7<=cnt7;

cntt8<=cnt8;

else

cnt1:=cntttt1;

cnt2:=cntttt2;

cnt3:=cntttt3;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

cnt4:=cntttt4;

cnt5:=cntttt5;

cnt6:=cntttt6;

cnt7:=cntttt7;

cnt8:=cntttt8;

cntt1<=cnt1;

cntt2<=cnt2;

cntt3<=cnt3;

cntt4<=cnt4;

cntt5<=cnt5;

cntt6<=cnt6;

cntt7<=cnt7;

cntt8<=cnt8;

end if;

end if;end if;end process;

process(key0)variable cnttt1 :integer range 0 to 10;variable cnttt2 :integer range 0 to 10;begin if(key0'event and key0='0')then

cnttt1:=cnttt1+1;

if(cnttt1=10)then

cnttt1:=0;

cnttt2:=cnttt2+1;

if(cnttt2=10)then 浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

cnttt2:=0;

end if;

end if;

cntttt1<=cnttt1;

cntttt2<=cnttt2;end if;

end process;process(key1)variable cnttt3 :integer range 0 to 10;variable cnttt4 :integer range 0 to 10;begin if(key1'event and key1='0')then

cnttt3:=cnttt3+1;

if(cnttt3=10)then

cnttt3:=0;

cnttt4:=cnttt4+1;

if(cnttt4=6)then

cnttt4:=0;

end if;

end if;cntttt3<=cnttt3;

cntttt4<=cnttt4;end if;end process;process(key2)variable cnttt5 :integer range 0 to 10;variable cnttt6 :integer range 0 to 10;begin

if(key2'event and key2='0')then 浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

cnttt5:=cnttt5+1;

if(cnttt5=10)then

cnttt5:=0;

cnttt6:=cnttt6+1;

if(cnttt6=6)then

cnttt6:=0;

end if;

end if;cntttt5<=cnttt5;

cntttt6<=cnttt6;

end if;end process;process(key3)variable cnttt7 :integer range 0 to 10;variable cnttt8 :integer range 0 to 10;begin

if(key3'event and key3='0')then

cnttt7:=cnttt7+1;

if(cnttt7=4)then

cnttt7:=0;

cnttt8:=cnttt8+1;

if(cnttt8=3)then

cnttt8:=0;

end if;

end if;

cntttt7<=cnttt7;

cntttt8<=cnttt8;

end if;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

end process;

--end if;--end process;

process(cntt1,cntt5)

begin

if(sw='0')then

case cntt1 is

when 0=>q0<=“1000000”;

when 1=>q0<=“1111001”;

when 2=>q0<=“0100100”;

when 3=>q0<=“0110000”;

when 4=>q0<=“0011001”;

when 5=>q0<=“0010010”;

when 6=>q0<=“0000010”;

when 7=>q0<=“1011000”;

when 8=>q0<=“0000000”;

when 9=>q0<=“0010000”;

when others=>q0<=NULL;end case;else

case cntt5 is

when 0=>q0<=“1000000”;

when 1=>q0<=“1111001”;

when 2=>q0<=“0100100”;

when 3=>q0<=“0110000”;

when 4=>q0<=“0011001”;

when 5=>q0<=“0010010”;

when 6=>q0<=“0000010”;

浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

when 7=>q0<=“1011000”;

when 8=>q0<=“0000000”;

when 9=>q0<=“0010000”;

when others=>q0<=NULL;end case;

end if;

end process;

process(cntt2,cntt6)

begin if(sw='0')then

case cntt2 is

when 0=>q1<=“1000000”;

when 1=>q1<=“1111001”;

when 2=>q1<=“0100100”;

when 3=>q1<=“0110000”;

when 4=>q1<=“0011001”;

when 5=>q1<=“0010010”;

when 6=>q1<=“0000010”;

when 7=>q1<=“1011000”;

when 8=>q1<=“0000000”;

when 9=>q1<=“0010000”;

when others=>q1<=NULL;end case;else

case cntt6 is

when 0=>q1<=“1000000”;

when 1=>q1<=“1111001”;

when 2=>q1<=“0100100”;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

when 3=>q1<=“0110000”;

when 4=>q1<=“0011001”;

when 5=>q1<=“0010010”;

when 6=>q1<=“0000010”;

when 7=>q1<=“1011000”;

when 8=>q1<=“0000000”;

when 9=>q1<=“0010000”;

when others=>q1<=NULL;end case;end if;

end process;process(cntt3,cntt7)

begin

if(sw='0')then

case cntt3 is

when 0=>q2<=“1000000”;

when 1=>q2<=“1111001”;

when 2=>q2<=“0100100”;

when 3=>q2<=“0110000”;

when 4=>q2<=“0011001”;

when 5=>q2<=“0010010”;

when 6=>q2<=“0000010”;

when 7=>q2<=“1011000”;

when 8=>q2<=“0000000”;

when 9=>q2<=“0010000”;

when others=>q2<=NULL;end case;else

case cntt7 is 浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

when 0=>q2<=“1000000”;

when 1=>q2<=“1111001”;

when 2=>q2<=“0100100”;

when 3=>q2<=“0110000”;

when 4=>q2<=“0011001”;

when 5=>q2<=“0010010”;

when 6=>q2<=“0000010”;

when 7=>q2<=“1011000”;

when 8=>q2<=“0000000”;

when 9=>q2<=“0010000”;

when others=>q2<=NULL;end case;end if;

end process;

process(cntt4,cntt8)

begin if(sw='0')then

case cntt4 is

when 0=>q3<=“1000000”;

when 1=>q3<=“1111001”;

when 2=>q3<=“0100100”;

when 3=>q3<=“0110000”;

when 4=>q3<=“0011001”;

when 5=>q3<=“0010010”;

when others=>q3<=NULL;end case;else

case cntt8 is

when 0=>q3<=“1000000”;浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

when 1=>q3<=“1111001”;

when 2=>q3<=“0100100”;

when 3=>q3<=“0110000”;

when 4=>q3<=“0011001”;

when 5=>q3<=“0010010”;

when 6=>q3<=“0000010”;

--when 7=>q3<=“1011000”;--when 8=>q3<=“0000000”;--when 9=>q3<=“0010000”;

when others=>q3<=NULL;end case;end if;

end process;end behave;

2、原理圖如下：

浙江大學(xué)城市學(xué)院 實 驗 報 告 紙

3、功能仿真如下

1、秒、毫秒計數(shù)仿真

2、分、時計數(shù)仿真

注釋：由于仿真時間限制，小時不能顯示。注意SW由0變成1；

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3、暫停的仿真，數(shù)碼管顯示用秒，毫秒。

4、按鍵調(diào)整的仿真，主要仿真毫秒的仿真

四、實驗結(jié)果

實驗結(jié)果均完成所有要求，但有一個bug,在實現(xiàn)調(diào)整功能的時候，不能實時調(diào)整數(shù)碼管暫停下來的數(shù)字，只能從之前調(diào)整過的數(shù)值起開始調(diào)整，不過能實現(xiàn)調(diào)整之后，開啟時鐘，時鐘即在設(shè)定的時間開始跑。當(dāng)然找到解決的方法，當(dāng)由于思路和已經(jīng) 寫好的程序沖突性較大，所以此處不再修改。

五、心得體會

本次實驗在分頻的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，同時應(yīng)用數(shù)碼管顯示，開關(guān)和按鍵的控制，比較系統(tǒng)的做了一個實驗，對自身的提高還是很有幫助的。

說到心得，此次實驗告訴我一下經(jīng)驗：

1、在開始寫程序之前最好先評估好自己的思路，簡易畫出想象中的原理圖，再進(jìn)行編程，對之后的修改有很大的幫助。

2、程序?qū)戦L了，發(fā)現(xiàn)錯得時候，修改比較麻煩，所有注意編程習(xí)慣很重要，適當(dāng)?shù)募右恍┳⑨?，提高程序的可讀性。

3、程序最好分模塊寫，比較清晰。

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第五篇：數(shù)字電子時鐘設(shè)計

（電子技術(shù)課程）

設(shè)計說明書

數(shù)字電子時鐘

起止日期：

2016 年

11月23日 至

2016年 11月 27 日

學(xué)生姓名

班級 學(xué)號

成績

指導(dǎo)教師(簽字)

交通工程學(xué)院（部）2016年

11月

29日

數(shù)字電子鐘

設(shè)計一個數(shù)字電子鐘，具體要求：

1、以24小時為一個計數(shù)周期；具有“時”、“分”、“秒”數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示電路；

2、具有校時功能；

3、整點前10秒，數(shù)字鐘會自動報時，以示提醒；

4、設(shè)計+5V直流電源。（設(shè)計220V輸入，+5V輸出）

5、啟動電路。

6、用PROTEUS畫出電路原理圖仿真成功再用數(shù)字電子技術(shù)實驗箱驗證。；

設(shè)計步驟及內(nèi)容：

一、首先對本次設(shè)計所需要用到的器件的引腳及功能進(jìn)行詳細(xì)的了解 1、555定時器

“1”腳為公共接地端GND；“8”腳為正電源電壓VCC；“2”腳是觸發(fā)端；“4”腳為復(fù)位輸出端； “7”腳為放電端；“6”腳位閾值端；“5”腳為控制電壓輸入端；“3”腳是輸出端。2、74LS163

CEP、CET：計數(shù)使能輸入端，高電平有效；CLK：時鐘脈沖，上升沿觸發(fā)；

MR：清零端，低電平有效；LOAD：并行置數(shù)使能端，低電平有效；RCO：進(jìn)位信號輸出端； D[0:3]:并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端；Q[3:0]：計數(shù)狀態(tài)輸出端。

二、實驗步驟

1、連接555定時器，產(chǎn)生1Hz方波。

首先將555定時器按照如圖所示的接法連接起來，并根據(jù)555定時器電容充放電時間的計算確定各元件的取值。

電容充電時間T=0.7(R1+R2)C1 為使555定時器輸入1Hz的方波，經(jīng)計算各元件的取值為 R1=43K，R2=51K，C1=10u F，C2=0.01u F。3腳作為時鐘脈沖的輸出連接到各個計數(shù)器的CLK。

2、時鐘電路的連接

本次設(shè)計使用的是74LS163芯片，因為它是16進(jìn)制計數(shù)器，所以需要在控制端加上適當(dāng)?shù)拈T電路使其構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，將計數(shù)器按照如圖所示的方式連接起來。

a、秒各位

將輸出端的Q3、Q1用與門（74LS08）連接起來并輸入到清零端MR，其目的是為了構(gòu)成十進(jìn)制，當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到9時，與門U1打開，經(jīng)過非門U1A輸出低電平使得MR在下一個脈沖上升沿時清零。

b、秒十位

與秒各位不同的是，秒十位的使能端是由各位Q3、Q1相與的電平控制的，秒十位的進(jìn)位的條件是當(dāng)各位為9時，在下一個脈沖的上升沿來臨時進(jìn)位。秒十位的清零需要等到個位為9且十位為5時，U2與U3經(jīng)過U4輸出高電平再經(jīng)過U3A輸出低電平，是的MR在下一個脈沖上升沿是清零。

c、分個位

分各位的構(gòu)成原理與秒個位相似，不同的是控制端上的門電路換成了與非門U4(為了使之后方便連接門電路)，分個位的使能信號由U3輸入，清零條件為分個位為9，秒為59時清零，清零信號由U5A輸出的低電平提供。

d、分十位

分十位的構(gòu)成原理與秒十位相似，使能信號由U4輸出的高電平提供，清零條件為分為59，秒為59，清零信號由U7A輸出的低電平提供。

e、時

時個位的使能信號由U7提供，時十位的使能信號由U9提供。時個位有兩個清零信號，一個是當(dāng)它自身為9時，等到下一個時鐘脈沖的上升沿時清零，另一個是當(dāng)十位為2，個位為3時，十位和個位同時清零。用與非門U12將個位Q2和十位Q1相連，再將兩個清零信號相與，實現(xiàn)清零工作。

完整的時鐘電路如下圖所示

3、校準(zhǔn)電路

校準(zhǔn)電路連線圖如圖所示，當(dāng)開關(guān)打在右邊時，U14B關(guān)閉不工作，U14C送出一個高電平信 6

號，等到秒對分的進(jìn)位信號來臨時和進(jìn)位信號通過U15A送出一個低電平，使得U15B打開，又因為U15B接入了分個位的使能端，所以相當(dāng)于開關(guān)打在右邊時校準(zhǔn)電路成為分個位的使能信號進(jìn)位信號；開關(guān)打在左邊時，U14C關(guān)閉不工作，U14B送出一個高電平信號，然后與秒脈沖信號通過U14D送出一個低電平接入分個位的使能端，所以相當(dāng)于開關(guān)打在左邊時，分個位接收了一個秒脈沖信號，使得它能像秒鐘一樣計時并且能向十位進(jìn)位，就相當(dāng)于校準(zhǔn)功能，當(dāng)分鐘跳到你想要的時間時把開關(guān)打到右邊（此時時鐘電路照常工作）從你調(diào)整好的時間繼續(xù)計數(shù)，達(dá)到校準(zhǔn)的目的。（時的校準(zhǔn)電路與分的校準(zhǔn)電路一樣）

但是直接把校準(zhǔn)電路這樣連入時鐘電路會出現(xiàn)一些問題，就是在校準(zhǔn)的時候分會出現(xiàn)16進(jìn)制，所以就需要在電路中加入反饋，將它控制到10進(jìn)制，具體的反饋連接方式如圖所示(不能接在MR端，不然會使電路出現(xiàn)問題)時鐘電路與校準(zhǔn)電路如圖所示 將開關(guān)打到左邊進(jìn)行校準(zhǔn):

完成之后將開關(guān)打到右邊繼續(xù)計數(shù)：

4、報時電路

報時電路使用的是74HC30芯片，它是一個8輸入與非門芯片，只有當(dāng)所有輸入都為1時輸出為0，使得喇叭能夠正常工作（喇叭一端接高電平一端接低電平），因為是整點報時，所以秒個位就不用接入芯片，只需在多余的兩個引腳接入電源就可以實現(xiàn)在59分50秒到59秒的報時，具體接法如下圖所示

整個可校準(zhǔn)可報時的數(shù)字電路如圖所示

三、心得體會

本次數(shù)字電子課程設(shè)計是我覺得收獲非常大的一次實習(xí)，而這次課程設(shè)計給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識來設(shè)計作品的平臺。

在本次課程設(shè)計中，我更加熟悉Proteus軟件的操作了，同時對74LS163、74LS161、74HC30、555等芯片加深了了解，和對它們的使用，對于數(shù)字、模擬電路的綜合運用有了更深一步理解，為以后的電路分析和設(shè)計奠定了一定的基礎(chǔ)。

本次課程設(shè)計很遺憾沒能選擇最有挑戰(zhàn)性的課題來做，因為基礎(chǔ)知識不夠扎實，做數(shù)字電子時鐘也是費了很大勁。

這次設(shè)計我主要覺得有兩個難點：

一、從一開始沒選擇十進(jìn)制計數(shù)器來做，所以使設(shè)計的電路看起來很復(fù)雜，并且進(jìn)位需要考慮的很周全，越高位必要條件越多，所以用了許多門電路；

二、校準(zhǔn)電路直接連入電路會產(chǎn)生十六進(jìn)制，所以需要加反饋，在最開始不太理解反饋的意思，又去翻了數(shù)電書還問了老師很多次，接了很多遍才將反饋接出來。

但是最后成功了看著自己能把理論知識運用到實際，心里還是非常開心的，在做課題的這幾天學(xué)會了很多，對仿真也產(chǎn)生了濃厚的興趣，想自己試著在課余時間再做做幾個課題。