哈工大电子技术自主设计实验

姓名班级学号

实验日期12.8节次9、10节教师签字成绩

实验名称设计简易数字钟

1. 实验目的

（1）用计数器相关知识设计一个简易的数字钟，分和秒为六十进制。

（2）了解中规模计数器的应用，通过独立设计和实践掌握74LS90、74LS00等芯片的功能。（3）锻炼动手能力，通过实际操作巩固所学知识，培养学习兴趣。

2.总体设计方案或技术路线

本实验旨在以计数器为核心，设计和调试出六十进制计数器，并进行两个六十进制计数器的级联。本实验采用74LS90芯片实现计数器的主要功能，对74LS90采用清零法设计六进制计数器，同时74LS90本身还可以实现十进制计数，将二者进行级联则可以得到六十进制计数器。将两个六十进制计数器级联可得到一个简易的数字时钟。74LS90芯片引脚图如下所示。

考虑到74LS90芯片的性能不够稳定，本实验需要两个六十进制计数器，我另外选用了74LS161芯片来设计一个六十进制计数器，然后和74LS90构成的六十进制计数器进行级联，得到数字时钟。74LS161芯片为集成同步加法计数器，具有清零、置数、保持等功能，其引脚图如下：

用74LS161实现异步进位级联六十进制计数器，高位芯片的时钟端来自低位芯片的输出端Q3，低位芯片采用异步清零法实现十进制计数器，高位芯片也采用同样的方法实现六进制计数器，级联后得到六十进制计数器。

当74LS90所构成六十进制计数器的高位芯片为六进制计数器，当输出为0110时控制清零端进行清零，由0110变为0000，Q3会产生一个下降沿，将Q3端通过一个与非门连到74LS161的CP端，经过与非门后的下降沿变为上升沿，触发74LS161芯计数。

用信号发生器输出周期为1s的方波信号，加到低位74LS90芯片计数器的输入端，即可带动整个时钟开始跳动。分和秒为六十进制，循环计时。

3.实验电路图

用Multisim12.0绘制实验电路图如下：

4. 仪器设备名称、型号

数字电子技术实验箱

直流稳压电源

数字万用表

74LS90芯片2个、74LS161芯片2个、74LS00芯片2个

5.理论分析或仿真分析结果

接通电源后，秒个位显示0到9，秒十位显示0到5，分个位显示0到9，分十位显示0到5。最大输出为59分59秒，之后回0，循环计数。

仿真结果如下图，左上为秒低位，右上为秒高位，左下为分低位，右下为分高位

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）

（1）检查导线是否完好

（2）按电路图所示连好电路。

（3）在秒低位的输入连入周期为1s的时钟。

（4）观察数码管的输出。是否实现了简易数字时钟的功能。如有错误，用数字万用表检查连线并改正，重新进行调试。

实验结果：

接通电源后和时钟信号输入后，秒个位显示从0到9，秒十位显示0到5，分个位显示0到9，分十位显示0到5。最大输出为59分59秒，之后回0，循环计数。

7.实验结论

用74LS90和74LS161芯片可以设计组合成一个简易数字时钟，两种芯片各自通过清零法实现六进制和十进制的计数器，然后级联为六十进制计数器，最后两个六十进制计数器间进行级联，输入为周期1s的时钟信号时，就可以得到一个简易的数字时钟。

8.实验中出现的问题及解决对策

本次实验中遇到了不少困难，最初的设计思路是四个芯片全部采用74LS90来实现计数器的功能，后来通过在实验室的调试，发现并不能理想地实现数字钟的功能，经常出现不稳定的情况，向老师询问后得知74LS90的性能不够稳定，芯片容易损坏，后来我尝试将分钟的高、低位芯片换为74LS161，两个六十进制计数器间的连接方式也进行了微调，又到实验室进行调试，得到了较为理想的结果。

9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议

通过本次实验，我的动手能力自主解决问题的能力得到提高，一开始的失败让我认识到探索的过程不是一帆风顺的，遇到挫折时不应气馁，而是努力通过各种方式解决问题。

10.参考文献

[1]杨世彦.《电工学·电子技术》.机械工业出版社.2008.5

[2]吴建强.《电工学新技术实践（第三版）》.机械工业出版社.2012.7