数电实验一：倒计时定时器、BCD代码转换器(实验报告)

数电实验1实验报告

项目一：倒计时定时器

1、设计修改方案

（1）加入分频网络

分频采用74290芯片10分频级联，由于试验箱自身晶振提供50MHZ的时钟信号，所以需要利用分频分出500HZ用于扫描网络，分出1HZ用于计时器

（2）

首先用74244

过7446

接入8位数码管的a至g

（3）实现60秒以内任意输入

在十位和各位的74192计数器的指数端连接4个拨码开关，这样就可以随意输入倒计时的初始数值

2、实验数据及仿真分析

（1）完整电路图（附后）

（2）仿真波形

不接数码管译码器的数字结果：初始值为78

可以看到十位数字从设定的7逐次递减为6、5、4…..，而各位在十位减1的周期内由9、8、7…逐次减为0。符合倒计时定时器的要求。且在计数减为00时，停止计时，指示灯由低电平转为高电平。

接译码器后数码管段选模拟波形：初始值78

根据7段数码管的亮灭规律也可以看出，个位十位轮流显示，十位1、2、3号管亮显示为数字“7”，各位7段数码管全亮显示数字“8”，随后十位“7”在一段时间内不变，各位从数字“7”显示到数字“0（除7以外其他段数码管亮）”。说明两位数码管显示正确。

（3）硬件测试

管脚分配如下：

由于拨码开关一共8个，置数开关S1，暂停开关S2占去两个，就只剩下6个拨码开关用来控制设置初始值。由于要求60S以内，所以十位最高位和次高位默认接地，这样十位最多只能到6，各位4位个再用4个拨码开关进行控制，既可以完成60S以内任意数字设为初始计数值。另外将计数停止口led1接13管脚，若计数结束，则红色LED灯全亮。

硬件测试：

将电路按上述管脚分配拷入试验箱，拨码开关全关闭时，最左边两位数码管亮并显示两个数字“0”。十位两位拨码开关拨为“10”，十位显示为4，各位的4位拨码开关拨为“0101”，各位显示数字“5”，此时计数器显示初始值为“45”，将S1分配的置数开关（右数第一个）由0拨为1，计时器从45变为44、43、42、41、40、39、38…..倒计时正常，将S2分配的暂停开关（右数第二个）由0拨为1，计时器停止到24不动，拨回后则继续由24开始倒计时。当倒计时计数器最终由6、5、4…变为0时，数码管两位00保持不变，计时停止，同时彩灯矩阵中所有红色LED亮起，提示倒计时结束。此时将置数开关拨回关（即0状态），从新用拨码开关设定新的初始值，数码管则显示新的初始值（27），开始计时后同样从27开始记到0为止，红色LED灯亮，停止计数。

由此可以验证，本项目“倒计时定时器”严格满足题目要求，功能正确~

3、故障分析及解决方案

本项目在设计和测试过程中经理到了3次大的改动，正如前述的修改方案，其中后

次改动分别由于2个比较重要的问题。由于在设计时并没有注意是数码管的共阳极问题，所有各位和十位分别接入两个7448之后引出了14根数码管输出，而实际共阳极数码管只有8段输入。但这个故障较容易解决，换用PPT上老师提供的数码管扫描电路后，问题就解决了。第二个大的故障在于任意设置初始值时，置入的数跟实际拨码开关的表示不相同，后经过检查，是因为在分配管脚的时候几个拨码开关的管脚接串了，中间少接了一个。另外，还有一个小插曲，就是我所用的试验箱，最右边两个数码管貌似坏了，引用后也亮，开始还以为电路不对，之后试了试发现用最左边两个数码管就可以了~

项目二：BCB代码转换器

1、设计修改方案

电路没有太大改动，就是之前的数码管动态扫描电路出来是共阴极的，而实际试验箱是共阳极的，只要在所有7448译码器的输出后面加一个非门，数字就能正常显示了。

2、实验数据及仿真分析

波形仿真：

（1）8421与5421之间的转换

K表示转换开关，低电平是5421转为8421，高电平时8421转为5421，s0到s3是四位拨码开关，分别表示4为5421（8421）代码的输入设定值，a至g分别是数码管的7段，显示转换后的十进制数。

（2）余三码与5421码

同上，K表示转换开关，低电平是余三码转为5421，高电平时5421转为余三码，s0到s3是四位拨码开关，分别表示4为余三码（5421）代码的输入设定值，a至g分别是数码管的7段，显示转换后的十进制数。

（3）8421码与2421码之间的转换

K表示转换开关，低电平是2421转为8421，高电平时8421转为2421，s0到s3是四位拨码开关，分别表示4为2421（8421）代码的输入设定值，a至g 分别是数码管的7段，显示转换后的十进制数。

（4）5421码与2421码之间的转换

K表示转换开关，低电平是2421转为5421，高电平时5421转为2421，s0到s3是四位拨码开关，分别表示4为2421（5421）代码的输入设定值，a至g 分别是数码管的7段，显示转换后的十进制数。

由上面4个仿真波形可以看出8421、5421、2421以及余三码之间的转换正确。

硬件测试：

管脚分配后拷入试验箱，当作为5421码输入1000时，数码管显示数字5，将控制开关由0置1后，数码管显示8，即1000变为8421输入后用十进制显示。当作为2421码输入1111时，数码管显示8，即将该2421码转变为8421后用十进制表示。同理，将拨码开关设为余三码输入0011，数码管显示数字0，即将余三码转化为8421后用十进制显示。

经过硬件测试，该项目基本完成8421、5421、2421、余三码之间的转换，并统一用十进制经数码管表示。满足题目要求，功能完整。

3、故障分析及解决方案

BCD代码转换题目相比其他选题较为简单，从电路设计到仿真模拟还算比较顺利。由于是第一次接触quartusII操作比较生疏导致进度比较缓慢，但整体设计思路比较清晰。期间遇到的一个问题就是数码管显示不正确，这是因为数码管译码器输出默认为共阴极，实际试验箱为共阳极，所以在所有输出后面加了一个非门，显示就正常了~

心得体会