哈工大数电自主设计实验.docx

姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩百秒内倒计时器设计1.实验目的1. 培养分析、设计逻辑电路的基本能力。2. 进一步熟悉常用芯片的基本使用。3. 熟悉仿真软件Multisim 11.0的基本操作。2.总体设计方案或技术路线倒计时系统的原理框图如下所示：振荡环节和分频/计数控制环节用555电路组成多谐振荡器，产生的信号，即秒脉冲。计数控制环节是指减1计数器状态为00（即倒计时结束）时，使计数器停止计数。这时只要使秒脉冲不再持续即可。这里将判零信号与多谐振荡器输出信号通过与门连接，即可实现该功能。赋初值控制、减1计数器环节和译码显示环节这里用两片双时钟加/减计数器74LS192级联即可实现该部分功能。将计数器输出端接到LED显示管，即可以实现译码显示功能。判零电路和报警控制通过集成或门将计数器各输出连接起来，只有当计数器状态为00（两片74LS90的输出端QDQCQBQA=0000,此时倒计时输出结束），或门输出结果才为0。将或门输出信号作为判零信号。则倒计时结束时，秒脉冲停止，计数器不再计数。将判零连接至非门后，将非门输出信号连接至小喇叭，这样，倒计时结束后，小喇叭发出声响，实现倒计时结束报警功能。具体实现过程参见原理分析部分。3.实验电路图图 1秒脉冲产生及计数控制电路图 2赋初值、减1计数及判零报警电路图3完整电路4. 仪器设备名称、型号实验箱、子板1台双踪示波器1台数字万用表1台555定时器1片74LS901片74LS001片74LS1922片74LS322片LED数码管2组（实验箱上集成）小喇叭1个（实验箱上集成）电容、电阻、导线等若干5.理论分析或仿真分析结果振荡环节和分频/计数控制环节用555电路组成多谐振荡器，产生的信号，即秒脉冲。由555定时器构建多谐振荡器的基本原理，多谐振荡器的振荡周期为：这里采用Multisim 11.0对电路进行仿真。仿真电路如下：这里选择，，为产生秒脉冲CP，计算得应为。将秒脉冲与判零信号通过与门连接，构成计数控制环节。这里与门由TTL与非门74LS00组合连接获得。当倒计时器倒计时时，即计数器输出状态不为0，此时判零信号为“1”，则与门输出信号即为CP，计数器进行正常的倒计时计数。当倒计时结束时，此时判零信号为“0”，与门输出为“0”，计数器不再接收时钟信号，停止计数。这样便实现了计数控制的功能。当判零控制端输入低电平（此时倒计时结束，即计数器输出状态为0000 0000）时，输出为低电平，计数器不再接收脉冲。仿真结果如下，其中上边为多谐振荡器输出波形，下边为计数控制环节输出波形。当判零控制端输入高电平（此时倒计时进行中）时，经过计数控制环节后输出脉冲仍为秒脉冲，计数器持续接收秒脉冲，仿真结果如下：赋初值控制、减1计数器环节和译码显示环节这里采用双时钟同步十进制加/减计数器74LS192实现百进制倒计时功能。14LS192引脚图如下所示：将两片74LS192级联，在加时钟端输入高电平，在减时钟端输入脉冲，即可实现减计数功能。每篇芯片的输出均为8421码的十进制数，将输出信号连接至数码管，即可显示倒计时状态。将74LS192两个清零端连接起来后接逻辑开关。清零端输入高电平时，计数器置零。这样便实现了任意时刻停止倒计时功能。将74LS192两个置数端连接起来后接逻辑开关。当清零端输入低电平，置数端输入低电平时，通过控制DCBA实现置数功能，这里DCBA相当于8421码。直接与脉冲相连的的芯片为输出低位。当清零端输入低电平，置数端输入高电平时，计数器计数。将8个输出端通过与门连接，倒计时结束时，八个输出端全为“0”，只有这种情况下与门输出信号为“0”。将与门输出信号作为判零信号。这里八输入或门通过双输入TTL集成或门74LS32组合获得。将判零信号通过一个非门（由双输入TTL集成与非门74LS00组合获得），将此信号连接至小喇叭，这样倒计时结束时，小喇叭接收高电平，发出声响，实现报警功能。这里用小灯代替小喇叭，仿真电路如下：当清零端输入低电平，置数端输入低电平时，实现预置数功能，此时报警灯不亮。仿真结果如下：当清零端输入低电平，置数端输入高电平时，实现倒计时功能。倒计时结束时，报警灯亮。仿真结果如下：当清零端输入高电平，倒计时立刻结束，报警灯亮。6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）秒脉冲发生环节电路搭建按照电路图1所示的555电路组成的多谐振荡器电路搭建振荡电路。参数选择见电路图。将输出端连接至示波器CH1通道，检测输出波形。调节变阻器的同时观测输出波形周期，使得输出波形周期为1s，记录下此时阻值。注意测量阻值时需要与电路其他部分断开。测得阻值为4.21。倒计时电路搭建按照电路图2连接减1计数及译码显示部分电路。在低位CP-端接手动脉冲，观察能否实现减1计