实 验 报 告

实验课程名称    近代电子学实验                  

实验项目名称      数字时钟                 

年        级        09级              

专        业       物理学          

学生姓名    

学        号                                            

理 学 院

实验时间：  2011  年  12  月  10  日

学生实验室守则

一、按教学安排准时到实验室上实验课，不得迟到、早退和旷课。

二、进入实验室必须遵守实验室的各项规章制度，保持室内安静、整洁，不准在室内打闹、喧哗、吸烟、吃食物、随地吐痰、乱扔杂物，不准做与实验内容无关的事，非实验用品一律不准带进实验室。

三、实验前必须做好预习（或按要求写好预习报告），未做预习者不准参加实验。

四、实验必须服从教师的安排和指导，认真按规程操作，未经教师允许不得擅自动用仪器设备，特别是与本实验无关的仪器设备和设施，如擅自动用或违反操作规程造成损坏，应按规定赔偿，严重者给予纪律处分。

五、实验中要节约水、电、气及其它消耗材料。

六、细心观察、如实记录实验现象和结果，不得抄袭或随意更改原始记录和数据，不得擅离操作岗位和干扰他人实验。

七、使用易燃、易爆、腐蚀性、有毒有害物品或接触带电设备进行实验，应特别注意规范操作，注意防护；若发生意外，要保持冷静，并及时向指导教师和管理人员报告，不得自行处理。仪器设备发生故障和损坏，应立即停止实验，并主动向指导教师报告，不得自行拆卸查看和拼装。

八、实验完毕，应清理好实验仪器设备并放回原位，清扫好实验现场，经指导教师检查认可并将实验记录交指导教师检查签字后方可离去。

九、无故不参加实验者，应写出检查，提出申请并缴纳相应的实验费及材料消耗费，经批准后，方可补做。

十、自选实验，应事先预约，拟订出实验方案，经实验室主任同意后，在指导教师或实验技术人员的指导下进行。

十一、实验室内一切物品未经允许严禁带出室外，确需带出，必须经过批准并办理手续。

一、设计目的

1、掌握数字电路中计数、分频、译码、显示及时钟脉冲振荡器等组合逻辑电路与时序逻辑电路的综合应用。

2、掌握多功能数字钟电路设计方法、装调技术及数字钟的扩展应用。

二、设计内容及要求

1、基本要求：

① 准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；

② 小时以24 进制，分和秒为60 进制；

③ 具有校时电路。

2、扩展功能：

① 定时控制；

② 整点报时；

③ 仿电台整点报时；

④ 报整点时数。

3、设计数字钟的整机电路并画出电路图。

4、组装、调试单元电路及整机电路。

三、数字钟电路基本原理

本次设计以数字电子为主，实现对时、分、秒数字显示的计时装置,周期为24 小时，显示满刻度为23 时59 分59 秒，并具有校时功能的数字电子钟。电路主要采用中规模CMOS 集成电路.本系统的设计电路由脉冲逻辑电路模块、时钟脉冲模块、时钟译码显示电路模块、校时模块等几部分组成。采用电池作电源，采用低功耗的CMOS 芯片及液晶显示器，发生器使用晶体振荡、计数振荡器CD4060及74LS74，将标准秒信号送入“秒计数器”；分别组成两个六十进制(秒、分)、一个二十四进制(时)的计数器；校时电路是由与非门构成的双稳态触发器，用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行调整的；译码显示电路选用BCD-7 段锁存译码／驱动器74LS47 构成，再经过六位LED 七段显示器显示出来。

1、数字钟电路系统的基本原理

数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成，其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。

其系统组成原理框图如下图所示：

数字电子钟原理

本电路主要由振荡器和分频器产生1Hz（即1 秒）的秒脉冲，用秒脉冲驱动“秒”计数器，因每分钟有60 秒，所以“秒”计数器应为60 进制计数器。计数输出经译码、显示时钟苗；利用“秒”计数器的复位脉冲作为“分”计数器的计数脉冲，每小时有60 分，所以“分”计数器也应是60 进制计数器，计数器的输出经译码、显示时钟分；利用“分”计数器的复位脉冲作为“时”计数器的计数脉冲，因每天有24 小时，所以“时”计数器应为24 进制计数器，其输出经译码、显示时钟时。60 进制计数器“秒”和“分”的计数器都是60 进制计数器，由一级十进制计数器和一级六进制计数器级联而成。十进制计数器的复位方法大家比较熟悉，六进制计数器的复位方法是：当CP 输入端输入第六个脉冲时，它的四个触发器输出的状态为“0110”，这时QbQC 均为高电平“1”。将它们相“与”（用两级“与非”门，保证复位信号为高电平）后，送到计数器的清除端Cr，使计数器复“0”，从而实现60 进制计数。

24 进制计数器

由两级十进制计数器联与及两级反相器组成。原理为：当“时”计数器个位输入端CP 脉冲到来第十个触发脉冲时，“时”的个位计数器复“0”，并向“时”的十位进位，在第24 个触发脉冲到来时，“时”的个位计数器的四级触发器状态为“0100”，而“时”的十位计数器的状态为“0010”，这时“时”的个位计数器的Qc 和“时”的十位计数器的Qb 输出为“1”，把它们相“与”经两级反相器反相后，送到“时”计数器的清除端Cr，使计数器复“0”。使计数器复“0”。从而实现了24 进制计数。

2、各单元电路的基本原理

①、振荡器

振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，所以通常选用石英晶体来构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，但耗电量增大。本振荡器采用CD4060，CD4060 内部有一个振荡器和214 的分频器，晶体振荡器采用32768Hz，经分频后从CD4060 的③脚输出频率为2Hz 的信号，再经74LS74组成的2 分频器，输出1Hz 的时钟秒脉冲。

②、分频器：分频器的主要功能有两个：一是产生标准秒脉冲信号；二是提供功能扩展电路所需的信号，如仿电台报时电路用的1000Hz 的高音频信号和500Hz 的低频音频信号等。选用中规模集成电路计数器74LS90 可完成上述功能。

③、时分秒计数器：选择74LS90 计数器。

④、译码显示电路：选择共阳译码器74LS47（或共阴译码器74LS48）。

⑤、校时电路：当数字钟接通电源或者计时出现误差时，均需要校正时间，校时电路是数字钟的基本功能。对校时电路的基本要求是，在进行小时校正时不影响分和秒的正常计数，同理，进行分校正时不影响秒的正常计数。校正时间的方式有“快校时”和“慢校时”两种，其中“快校时”是同过校时开关的控制，使校时脉冲进入校时电路，则计数器对校时脉冲进行计数，当计到需要校正的时间时，再使计数器转入正常计数。“慢校时”是用单脉冲发生器的输出作校时脉冲，通过校时开关的控制，每触发一次输出一个单脉冲，则计数器加1，当计到需要校正的时间时，再使计数器转入正常计数。由此可见，两种校时方式的电路应基本相同，不同的是校时脉冲的产生与控制方式有所区别。

电路图如下：

上图所示电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关S1 或S2 为“0”或“1”时，可能会产生抖动，必要时还应将其认为去抖动开关电路。

校时开关的功能即S2 S1 功能：

（1）：1 1 计数

（2）：1 0 校分

（3）：0 1 校时

四、电路设计、安装与调试

1、按照上图所示原理框图设计，实现设计要求的具体电路，并绘逻辑电路。

2、分级安装电路，逐级进行调试。

3、测试整机性能指标。

五、实物连接

1、材料：

晶振   一个

CD4060   一片

74LS74   一片

开关     两个

电阻   3.1K 一个、1K 一个、100Ω 六个

74LS47   六个

74LS90   六个

74LS08   三个

74LS00   两个

BCD-7 段锁存译码   六个

导线   若干

2、面包板台号：36台

3、实物图连接摄像如下：

4、Protel生成的PCB 电路图如下：

六、实验过程中遇到的困难和解决方案

     在实物接好后，经过反复检验，发现面包板上插了八个芯片的那排，从左向右数的第四个芯片位置，面包板可能被损坏。

     将其对应的线接到另一个六十进制的芯片上，7-段数码管显示数据与理论相符合。

七、总结与心得

数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路的能力。我们学习了数字电子电路和模拟电子电路，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。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。以及培养我们发现问题，分析问题和解决问题的能力。

教师意见：

                                    年      月      日

第二篇：电路与电子学基础实验报告模板

《电路与电子学基础》实验报告

实验名称             戴维南和诺顿等效电路                          

班   级                      2009211317                  

学   号                         09211611               

姓   名                         李超              

实验1  戴维南和诺顿等效电路

一、实验目的

1.对一个已知网络，求出它的戴维南等效电路。

2.对一个已知网络，求出它的诺顿等效电路。

3.确定戴维南定理的真实性。

4.确定诺顿定理的真实性。

5.对一个已知网络，确定它的戴维南等效电路。

6.对一个已知网络，确定它的诺顿等效电路。

二、实验器材

直流电压电源                            1个

直流电压表                              1个

直流电流表                              1个

电阻                                    数个

三、实验步骤

1.在电子工作平台上建立如图1-1所示的实验电路。

2.以鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量a-b两端开路电压Voc。

Voc=4.950V

3.根据图1-1所示的电路的元件值，计算a-b两端的电压Voc。

Voc=5V

4.在电子工作平台上建立如图1-2所示的实验电路。

5.以鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量a-b两端的短路电流Isc。

Isc=500微安

6.根据图1-2所示的电路元件值，计算短路电流Isc。计算时应该用一个短导线代替电流表。

Isc=500微安

7.根据Voc和Isc的测量值，计算戴维南电压Vtn和戴维南电阻Req。

Req=9900 Ohm，Vtn=2.982V

8.根据步骤7的计算值，画出戴维南等效电路。

9.在图1-2所示电路中，断开电流表，以一条短路线代替电压源V1，用这个电路计算原网络的戴维南电阻Req。

Req=10000 Ohm

10.根据Voc和Isc的测量值，计算诺顿电流源In和诺顿电阻Rn。

11.根据步骤10的计算值，画出诺顿等效电路。

12.在电子工作平台上建立如图1-3所示的实验电路。

13.以鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量电压Vab。

Vab=2.964V

14.根据图1-3所示的电路的元件值，计算电压Vab。

15.以步骤8中的戴维南等效电路代替图1-3 a-b端左边的电路，用这个电路求出电压Vab。

16.以步骤11中的诺顿等效电路代替图1-3 a-b端左边的电路，用这个电路求出电压Vab。

五、思考与分析

1.步骤2中Voc的测量值与步骤3中的计算值比较，情况如何？

步骤2中的Voc比3中的略小，是因为电压表有一定内阻。

2.步骤5中Isc的测量值与步骤6中的计算值比较，情况如何？

测量与计算值是相同的。

3.步骤7中Req的计算值与步骤９中的计算值比较，情况如何？

4.步骤13中Vab的计算值与步骤14中的计算值比较，情况如何？

5.步骤15中Vab的答案与步骤13和14中的答案比较，情况如何？戴维南等效电路与原电路等效吗？

6.步骤16中Vab的答案与步骤13和14中的答案比较，情况如何？诺顿等效电路与原电路等效吗？