《硬件实验数字钟》PPT课件.ppt

浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验 4 数字钟实验 浙江大学电工电子教学中心 蔡忠法 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验目的 了解数字电路的基本组成，认识数字信号、 逻辑电平和逻辑关系。 接触数字电路的调试过程，对数字电路达 到一个大体的感性认识。 掌握示波器在数电实验中的应用。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验器材 与非 门 74LS00 两片。 数字实验箱，示波器。 集成计数器 74LS161 两片。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验预习 阅读实验教材，理解数字钟的组成原理。 自学 MultiSim（即 EWB，见第七章）软件， 用 MultiSim对数字钟电路进行仿真。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验原理 74LS161计数器功能 D C B A 1 CP GND VCC QB QA QC QD RD 2 3 4 5 6 8 7 9 10 11 12 13 14 15 16 LD CO CTP CTT 74LS161是一片中规模集成的四位二进制加法计 数器，其功能包括计数、保持、清零和置数。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 74LS161计数器功能表 保持功能 0 1 1 保持功能 0 1 1 4位二进制加计数 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 触发器状态 输 入 CP CR LD PCT TCT D C B A QD QC QB QA D C B A D C B A 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 四位二进制加法计数 输入计数 脉冲顺序 计数器输出 对应 十进 制数 输入计 数脉冲 顺序 计数器输出 对应 十进 制数 QD QC QB QA QD QC QB QA 0 0 0 0 0 0 8 1 0 0 0 8 1 0 0 0 1 1 9 1 0 0 1 9 2 0 0 1 0 2 10 1 0 1 0 10 3 0 0 1 1 3 11 1 0 1 1 11 4 0 1 0 0 4 12 1 1 0 0 12 5 0 1 0 1 5 13 1 1 0 1 13 6 0 1 1 0 6 14 1 1 1 0 14 7 0 1 1 1 7 15 1 1 1 1 15 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 D C B A 1 CP GND VCC QB QA QC QD RD 2 3 4 5 6 8 7 9 10 11 12 13 14 15 16 LD CO CTP CTT QB QA QC QD 74LS00 计数脉冲 74LS161应用 连成 10进制计数器： 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 连成 6进制计数器： D C B A 1 CP GND VCC QB QA QC QD RD 2 3 4 5 6 8 7 9 10 11 12 13 14 15 16 LD CO CTP CTT QB QA QC QD 74LS00 计数脉冲 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 秒脉冲 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 时 24进制计数器 （或 12进制） 分 60进制计数器 秒 60进制计数器 分 脉 冲 时 脉 冲 实验箱上 数字钟的基本组成 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 六十进制计数器电路： 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 用 74LS00 24进制计数器电路： 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验内容 1. 74LS161计数器功能测试。 3. 连接 60进制计数器。 2. 分别连接 10进制和 6进制计数器。 4. 连接 24进制计数器。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 在 CP(时钟 )端加入手控的逻辑开关，输出端 (QDQCQBQA)接发光二极管，观察并记录发光二极管 亮、暗情况与 CP端手动脉冲个数的关系。 1. 测试 74LS161计数器的功能。 D C B A 1 CP GND VCC QB QA QC QD RD 2 3 4 5 6 8 7 9 10 11 12 13 14 15 16 LD CO CTP CTT 实验中 A、 B、 C、 D可悬空， CTT、 CTP、 LD应接高电 平。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 (1)计数器输出接发光二极管， CP端连逻辑开关， 依次送入计数脉冲，检查功能是否正确。 (2)输出接数码管， CP端连实验箱上的 1Hz时钟作 为输入脉冲。 2. 分别连接一个 10进制和一个 6进制计数器。 (3)CP端连 1kHz时钟上，用示波器对计数器进行动 态测试，观察并记录计数器的 CP端和 QD、 QC、 QB、 QA端的波形（包括幅值，注意相位对齐）。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 3. 连接 60进制计数器。 在 10进制和 6进制计数器都正确的基础上，连接 成 60进制计数器，检查功能是否正常。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 4. 连接 24进制计数器。 按 同样方法 连接一个 24进制计数数，检查功能 是否正常。 Tips： 在调试时，应 分阶段连接调试，一步一步地进 行。 例如，先连接好个位的十进制计数器，电路工 作正确后，再接十位的计数器。两者都正常后，再 将 60进制计数器连接起来。采用这种步步为营的接 线和调试方法（称为自下而上），能 较容易地发现 问题并排除故障 。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验注意事项 1. 74LS161的清零端和置数端未用时，必须接电源或 置为高电平！ 2. 时钟输入端接的是逻辑开关或方波信号，不能接 数据开关。 3. 连线时注意布局（不要相隔太远），层叠在 3层以 下，导线尽可能短。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 4. 用示波器观察波形时可能导致计数器出错，必须 注意分析所观察到的波形是否正确。解决方法： 实验箱上 1kHz CP & 10进制计数器 （或 6进制） 74LS00 “1”或 +5V 示波器 原因是：实验箱上 1kHz信号的驱动能力有限， 可在 1kHz信号后接非门以增强驱动能力。此时，该 非门称为 驱动门 或 缓冲门 。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 5. 有些同学在 10进制和 6进制都正确时，仍然出现 60 进制计数错误的情况。请尝试以下解决方法： BDH QQCP 0.1F 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 其原因是多方面的，包括： 由于异步电路存在“毛刺”，容易产生误动作。 因此，解决这一问题的根本方法是采用同步时序 电路来设计 60进制计数器。 接线布局等因素引入干扰（接线太长、层叠太多、 引脚悬空等） 实验箱的因素（ 5V电源稳压性能、时钟边沿特性 不佳等） 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验结果记录 实验数据必须记录原始数据（末经任何处理、从仪 器直接读取的数据），通过原始数据得到实测值。 注意有效位数。通常应列表。 原始数据 实测值 幅度 1.8 div 2 V/div 3.6 V 频率 2.0 div 1 ms /div 0.5 kHz 实验数据记录： 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验现象记录： 真值表： 输入计数 脉冲顺序 LED灯亮灭 Q D QC QB QA 0 0 0 0 0 1 2 状态转移图： 文字描述： 0000 0001 1111 74LS161以 4位二进制作加法计数。 许多数电实验没有数据，但也必须记录结果。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 CP Q0 Q2 Q1 Q0 Q1 Q2 Q3 用示波器观察到的正确波形 分析示波器显示波形后所绘制的波形 实验波形记录： 有条件时记录原始波形（拍 照），但必须整理成有意义 的波形，通常初态为 0。 对所绘制波形应加以分析核 对，不符时应重新观测。 必须同时记录波形的幅值和 频率。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 思考与讨论 若计数器接数据开关，会出现什么现象？ 用示波器观察逻辑电路的功能时，输入时钟应选择 1 Hz还是 1 kHz信号？为什么？ 实际应用中干扰是否总是存在？实验中为了抑制干 扰应注意哪些方面？ 74LS161的清零端和置数端未用时，能否悬空？为 什么？ 异步计数器为什么容易产生误动作？同步计数器能 否避免误动作？ 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 实验报告 实验目的、实验器材、实验内容。 记录实验数据和示波器波形。 示波器自校正信号测试 （上一次实验） ； 74LS161的功能测试结果； 10进制和 6进制计数器的测试结果； 60进制、 24进制计数器的测试结果。 数码管显示的测试结果 （上一次实验） ； 示波器波形。 实验调试过程 (遇到问题 )、实验体会和收获。 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 下次实验： 实验 23 组合逻辑电路 p.300 写出 与非 门 74LS00和 与或非 门 74LS55的逻辑功能 检查方法。 用 与非 门 74LS00和 与或非 门 74LS55设计一个全加 器电路，画出电路图。 用 与非 门 74LS00和 与或非 门 74LS55设计四位数奇 偶位判断电路，画出电路图。 用 MultiSim对实验电路进行仿真。 准备实验预习报告！仿真结果打印备查！ 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 附录：引脚排列图 74LS00 D C B A 1 CP GND VCC QB QA QC QD RD 2 3 4 5 6 8 7 9 10 11 12 13 14 15 16 LD CO CTP CTT 74LS161 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 附录： MultiSim下载地址 ftp:10.71.21.98:8021 user: 匿名登陆 目录：数电实验 浙江大学 蔡忠法 电子技术基础实验 蔡忠法 浙江大学电工电子教学中心 Ver2.1 版权所有 2009年