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1、一一、实验过程实验过程A)理论设计与仿真阶段；理论设计与仿真阶段；B)电路安装与调试阶段；电路安装与调试阶段；C)撰写实验报告阶段。撰写实验报告阶段。综合设计性实验综合设计性实验多功能数字钟的设计多功能数字钟的设计1二、应达到的基本要求二、应达到的基本要求n n独立完成实验的理论设计与仿真；独立完成实验的理论设计与仿真；n n学会查阅技术手册和文献资料；学会查阅技术手册和文献资料；n n进一步熟悉常用集成电路的使用方法和电子仪器的进一步熟悉常用集成电路的使用方法和电子仪器的使用方法；使用方法；n n初步掌握电路的调试技能和故障排除方法；初步掌握电路的调试技能和故障排除方法；n n撰写实验报告；
2、撰写实验报告；2三、设计与仿真阶段三、设计与仿真阶段（1）电路方框图；）电路方框图；（2）详细的电路原理图；）详细的电路原理图；（3）元器件的引脚图及功能；）元器件的引脚图及功能；（4）电路工作原理的说明；）电路工作原理的说明；（5）元器件清单（必须是实验室已有的元器件）；）元器件清单（必须是实验室已有的元器件）；3关于关于“理论设计理论设计”的三种情况：的三种情况：一、自己参考有关资料独立进行设计；一、自己参考有关资料独立进行设计；二、消化理解参考资料上有关课题的电路原理及详二、消化理解参考资料上有关课题的电路原理及详细电路图，并在此基础上细电路图，并在此基础上有一些自己的改进或增加有一些自
3、己的改进或增加部分功能电路；部分功能电路；三、完全复制资料上或其他同学的电路，不作任何三、完全复制资料上或其他同学的电路，不作任何消化理解，对电路工作原理消化理解，对电路工作原理“一问三不知一问三不知”；不允许出现第三种情况！不允许出现第三种情况！4验收时验收时要有调试记录和测试结果要有调试记录和测试结果。关于关于“调试方法调试方法”：做到：做到：（1）接线正确，可靠；）接线正确，可靠；常见错误：常见错误：接线错误、面板接触不良接线错误、面板接触不良（2）供电电源大小、极性正确；）供电电源大小、极性正确；常见错误：常见错误：电源大小不对、极性不正确或根本没有供电。电源大小不对、极性不正确或根本
4、没有供电。（3）采用的集成电路是好的；）采用的集成电路是好的；常见错误：常见错误：集成电路已坏，引脚连接错误、引脚所加电平集成电路已坏，引脚连接错误、引脚所加电平不正确等。不正确等。（4）掌握基本的调试方法、故障查找及排除方法。）掌握基本的调试方法、故障查找及排除方法。常见错误：常见错误：不使用万用表或示波器。不使用万用表或示波器。四、安装与调试阶段四、安装与调试阶段5五、五、综合设计性实验报告的主要内容综合设计性实验报告的主要内容1.设计任务与要求；设计任务与要求；2.设计方案和单元电路工作原理；设计方案和单元电路工作原理；3.电路调试过程及调试记录；电路调试过程及调试记录；4.实验结果讨论
5、与分析；实验结果讨论与分析；5.完整的电路原理图。完整的电路原理图。6六、设计举例：多功能数字钟的设计六、设计举例：多功能数字钟的设计任务与要求：任务与要求：1设计一个具有设计一个具有“时时”、“分分”、“秒秒”显示的数字钟；显示的数字钟；2具有校时功能；具有校时功能；3具有整点报时功能；具有整点报时功能；4具有定时闹钟功能；具有定时闹钟功能；5秒信号产生电路采用石英晶体构成的振荡器秒信号产生电路采用石英晶体构成的振荡器实现（实现（4MHz或或32768Hz）。）。7秒信号产生电路秒信号产生电路24进制计数器进制计数器60进制计数器进制计数器60进制计数器进制计数器ag7CD4511CD451
6、1CD4511CD4511CD4511CD4511QDQA秒显示秒显示0059秒秒分显示分显示0059分分小时显示小时显示0023小时小时显显示示译译码码器器数数码码管管共阴极数码管与74LS48或CD4511搭配！8用用2片片74LS90（290/390）组成）组成24进制计数器进制计数器方法方法:首先将每片首先将每片74LS90构成十进制计数器；构成十进制计数器；然后级联组成然后级联组成100进制计数器；进制计数器；最后采用最后采用“整体反馈清零整体反馈清零”方法实现：方法实现：即用十位的即用十位的QB和个位的和个位的QC送送R0(1)和和R0(2)，这样，计数范围变为这样，计数范围变为0
7、023，即，即24进制计数器进制计数器012.230000000000000001.00100011(00100100为过渡状态)9QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP74LS90QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP74LS90用用2片片74LS90组成组成24进制计数器进制计数器100进制计数器进制计数器,计数范围计数范围:0099。十位十位个位个位利用利用100进制计数器可构成小于进制计数器可构成小于100的任意进制计数器。的任意进制计数器。10用用2片片74LS90组成组成24进制计数器进制计数器QDQCQBQAS9
8、(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPA74LS90QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPA74LS90CP计数范围为计数范围为0023R0（1）、）、R0（2）同）同时为时为1，输出，输出清清011方法方法方法方法1 1：采用：采用：采用：采用6X10:6X10:用用2片片74LS90组成组成60进制计数器进制计数器12用一片用一片74LS90组成六进制计数器组成六进制计数器QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP计数脉冲计数脉冲先接成十进先接成十进制计数器制计数器过渡过渡状态状态问题：问题：进位信号如何产进位信号如何产生生
9、?波形如何？波形如何？13方法方法方法方法2 2：采用整体反馈清零构成采用整体反馈清零构成60进制计数器进制计数器：(1)(1)首先将每片首先将每片74LS9074LS90连接成连接成8421BCD8421BCD码的码的1010进进制计数器；制计数器； (2) (2)然后将低位片的进位信号然后将低位片的进位信号Q QD D送给高位片送给高位片的的CPCPA A，从而串接成，从而串接成100100进制计数器；进制计数器； (3) (3)在此基础上，采用在此基础上，采用“整体反馈清零整体反馈清零”或或“整体反馈置数整体反馈置数”方法构成小于方法构成小于100100的任意进的任意进制计数器。制计数器
10、。 141516问题：问题：能否用能否用2片片74LS161分别组成分别组成24和和60进制计进制计数器？数器？17秒脉冲产生电路的设计：秒脉冲产生电路的设计：（1）采用）采用555定时器构成多谐振荡器：定时器构成多谐振荡器：缺点：频率不准确。缺点：频率不准确。（2）采用石英晶体振荡器：）采用石英晶体振荡器： 优点：振荡频率准确，电路结构简单。优点：振荡频率准确，电路结构简单。常用电路形式：两种。常用电路形式：两种。18输出方波输出方波u uO O的频率的频率 = =石英晶体的固有谐振频率石英晶体的固有谐振频率R1=R2=0.7-2k C1=0.01 F耦合电容耦合电容C2=10pF防止寄生振
11、荡产生。防止寄生振荡产生。电路形式一：电路形式一：实际应用中，为了改善实际应用中，为了改善输出波形和增强带负载能力，输出波形和增强带负载能力，通常还在通常还在Uo输出端再加一级输出端再加一级反相器。反相器。石英晶体石英晶体4MHz11R1R2C1uoAC2分频电路秒脉冲秒脉冲19晶体振荡器晶体振荡器32768Hz共共32768分频分频2分频电路（共分频电路（共15个）个）CP1秒秒 2 2 2电路形式二：电路形式二：20晶体振荡器晶体振荡器32768Hz1R110M 1uoC220P32768分频电路秒脉冲秒脉冲C15-50P石英晶体石英晶体32768Hz振荡器中的非门和分频电路非门和分频电路
12、通常由一块集成电路CD4060（14位二进制串行计数器）实现。2111C2C1石英晶体石英晶体32768Hz14级计数器振荡器中的非门和分频电路通常由一块集成电路CD4060（14位二进制串行计数器）实现。3脚Q14：输出2Hz111012脚应接地CD406012345678161514131211109Q12Q13Q14Q6Q5Q7Q4VssVDDQ10Q8Q9CLRCP1CP0CP0CD406022其它功能的设计其它功能的设计校时功能；整点报时功能；定时闹钟功能。校时功能；整点报时功能；定时闹钟功能。23校时功能校时功能:其要求为：其要求为：（1）只进行分、时的校时。）只进行分、时的校时。
13、（2）在小时校时时不影响分、秒的正常计数；）在小时校时时不影响分、秒的正常计数；在分校时时不影响小时、秒的正常计数。在分校时时不影响小时、秒的正常计数。设计思路：设计思路：(1)用二选一的数据选择器实现。用二选一的数据选择器实现。(2)用集成门电路实现。用集成门电路实现。(3)用单次脉冲产生电路控制。用单次脉冲产生电路控制。24整点报时功能：整点报时功能：（1）利用分位）利用分位60进制计数器的进位信号。进制计数器的进位信号。单稳态单稳态触发器触发器蜂鸣器蜂鸣器25（4）要求在差）要求在差10秒为整点时产生每隔秒为整点时产生每隔1秒鸣叫秒鸣叫1次的次的响声：共叫响声：共叫5次，每次持续次，每次
14、持续1秒，前秒，前4声为低音声为低音500Hz，后，后1声为高音声为高音1KHz.用集成门可实现。用集成门可实现。（2）利用比较器或集成门实现。）利用比较器或集成门实现。（3）实现）实现“整点为几报几下整点为几报几下”。26定时闹钟功能：定时闹钟功能：具体要求为：具体要求为：定时时间到时发出闹时信号，持续时间为定时时间到时发出闹时信号，持续时间为1分钟或分钟或不限或仿广播电台报时（不限或仿广播电台报时（4低音低音1高音的顺序，高音的高音的顺序，高音的结束时刻为正点时刻）。结束时刻为正点时刻）。（1）利用多片比较器实现，预置时间为利用多片比较器实现，预置时间为二进制数二进制数。（2）利用多片）利用多片BCD码译码器实现，预置时间为码译码器实现，预置时间为十进制十进制数。数。（3）27 谢谢 谢谢 各各 位位! !28
