数字电子技术实验报告

           

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一．课程设计目的

1.掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；

2.进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；

3.提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力；

4.培养书写综合实验报告的能力。

二．课程设计题目描述和要求

1.设计一个有“时”、“分”、“秒”（23小时59分59秒）显示的电子钟；

2.用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试；

3.画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告；

三．课程设计报告内容

1.实验名称

数字电子钟

2.实验目的

（1）掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法；

（2）熟悉集成电路的使用方法。

3.实验器材及主要器件

（1）cc4518（5片）

（2）74LS47（6片）

（3）74LS00（2片）

（4）555集成芯片（1片）

（5）共阳七段显示器（6片）

（6）电阻、电容、导线等（若干）

4.数字电子钟基本原理

数字电子钟的逻辑框图如下图所示。它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。

5.数字电子钟单元电路设计、参数计算和器件选择

（1）.振荡器

石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。

一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，但耗电量将增大。如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。如下图所示。输出振荡频率f=1KHz。

（2）.分频器

由于振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲，需要分屏电路。本实验由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，产生1KHz的脉冲信号。故采用4片集成电路计数器cc4518来实现，得到需要的秒脉冲信号。如下图所示。

（3）.计数器

秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制，小时为二十四进制。

① 六十进制计数

由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用一片CC4518组成六十进制计数器，采用反馈归零的方法来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。如下图所示。

 

② 二十四进制计数

“24翻1”小时计数器是按照“01——02——03——……——23——00——01——02——……”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。在此实验中，在此实验中，二十四进制计数器是由一个CC4518组成的二十四进制计数器。当个位显示“4”且十位显示“2”时计数器清零。

计数器的状态要发生两次跳跃：一是计数器计到9，即个位计数器的状态为Q4Q3Q2Q1=1001，在下一脉冲作用下计数器进入暂态1010，利用暂态的两个1即Q4Q2使个位异步置0，同时向十位计数器进位使Q10=1；二是计数器计到23后，在第24个脉冲作用下个位计数器的状态应为Q4Q3Q2Q1=0100，十位计数器的Q10=2。经过置0端CR将十位和个位全部置“0"。

（4）.译码器

译码是指把给定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。74LS47驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。

（5）.显示器

本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阳极显示器或共阴极显示器。

6.数字电子钟电路图

7.数字电子钟的组装与调试

由图所示的数字中系统组成框图按照信号的流向分级安装，逐级级联。这里的每一级是指组成数字钟中的各个功能电路。

四.问题与解决

 级联时如果出现时序配合不同步，或剑锋脉冲干扰，引起的逻辑混乱，可以增加多级逻辑门来延时。如果显示字符变化很快，模糊不清，可能是由于电源电流的跳变引起的，可在集成电路器件的电源端Vcc加退藕滤波电容。通常用几十微法的大电容与0.01μF的小电容相并联。

显示器无法正常显示数字，刚开始我们还以为是线路接法存在问题，经过仔细检查还是未得到解决，后来猜想可能是显示器本身存在问题，拿来万用表，经过检查，果然，猜想正确，个别接线柱有问题，但至于导致显示器无法正常显示的原因，后来想起是因为没有串联电阻导致电流过大而引起的，发现问题后，重新接上电阻问题得到了解决。

五.小组成员与分工

*****   连接与组装

*****   查资料与检查电路。

六.总结

虽然我们学习了模电和数电，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的东西与实践相结合。从中对我们学的知识有了更进一步的理解。

通过这次对数字钟的设计与制作，我们了解了设计电路的程序，同时我们也了解了数字钟的原理和设计理念。要设计一个电路总要对着一个参考电路图才可以连接，但是最后的成品却不一定与想象的完全一样，因为在事迹接线中有着各种各样的条件制约，所以要合理布局，这样连出来的成品才比较美观。设计过程中，在一次又一次的失败面前，我们没有退缩，而是勇敢的去面对，积极的去解决，充分运用所学知识和他人的帮助，最终取得了成功。通过亲自动手连线，试验，遇到问题，解决问题，我们巩固了书本的知识，同时也学到了新的学问，明白了实践的可贵性。动手能力的提高，细心与耐心的培养，品尝自己劳动成果的喜悦，是我们在这次课程设计中最大的收获。

第二篇：数字电子技术综合实验报告

综合性实验（卓越版）

基于D/A数模转换器实现的信号波形发生器

一、实验目的

1．培养学生综合应用数字电子技术中各种单元电路的能力；

2．培养学生查阅技术资料的能力；

3．培养学生实际联合调试的实践能力；

二、实验内容

参考以下框图，用数字电路的方法设计一个正三角波或正弦波信号发生器，具体要求如下：

1．将8位256个波形数据依次送至D/A转换器，使之输出所需波形；

2．信号频率在一定范围可连续调节；

3．整个系统只提供＋5V电源。为简化电路，运算放大器只用正负电源，所需的负电源用DC/DC方法（用ICL7660）已在实验箱上实现，直接取用即可；

4．在完成上述要求的前提下，现场修改设计并完成正锯齿波、正阶梯波等信号输出。

 

图1 正三角波电路框图

 

图2 正弦波电路框图

三、涉及的内容及知识点

1．多谐振荡器的设计及脉冲信号的整形；

2．计数器的设计与级联；

3．半导体存储器的应用；

4．正负数的数码表示方法与处理；

5．D/A转换器的设计与应用；

6．编码方式的设计及其实现手段。

四、实验任务

1．本实验为自主设计实验，每个同学必须事前画出接线图，标注管脚，完成接线。

 

输出为正弦波：

完成“正弦波”电路设计，能输出相应波形，并可改变信号幅度、频率。并现场修改电路，使输出波形为阶梯波。

六、设计提示

1．多谐振荡器的输出应经过整形处理；

2．计数器的级联时要考虑触发沿的差异；

3．存储器中数码的获得可借助于EXCEL等工具实现；

4．DAC0832采用无缓冲工作模式，即将1，2，17，18脚同时接地、19脚接高电平即可。D/A所需的电压基准可简单从＋5V电源中用分压的方法获得（用实验箱上已有的1K电位器）；

5．获得二进制数完成“小→大→小→大…”循环变化的方法有二种：其一是使用可逆计数器，使其每完成一次计数循环，就切换加减模式；其二是不改变计数器，而仅仅改变输出代码。用某种逻辑芯片可方便地实现之

6．可用实验箱上的10K电位器作为振荡电路元件，调节振荡频率

七、可提供元件

八、实验总结

   这次实验也没有自己设计的东西，但通过实验和使用示波器，不仅让我们更清晰地了解通过D/A数模转换器实现数字信号和模拟信号的转换，巩固了在课堂上所学的知识，还加强理解了对示波器的掌握和使用方法，实验的目的就是让学生收获的这些效果吧!