姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩 百秒内倒计时器设计1.实验目的1. 培养分析、设计逻辑电路的基本能力2. 进一步熟悉常用芯片的基本使用3. 熟悉仿真软件Multisim 11.0的基本操作2.总体设计方案或技术路线倒计时系统的原理框图如下所示：a. 振荡环节和分频/计数控制环节用555电路组成多谐振荡器，产生f=1Hz的信号，即秒脉冲 计数控制环节是指减1计数器状态为00（即倒计时结束）时，使计数器停止计数这时只要使秒脉冲不再持续即可这里将判零信号与多谐振荡器输出信号通过与门连接，即可实现该功能b. 赋初值控制、减1计数器环节和译码显示环节这里用两片双时钟加/减计数器74LS192级联即可实现该部分功能将计数器输出端接到LED显示管，即可以实现译码显示功能c. 判零电路和报警控制通过集成或门将计数器各输出连接起来，只有当计数器状态为00（两片74LS90的输出端QDQCQBQA=0000,此时倒计时输出结束），或门输出结果才为0将或门输出信号作为判零信号则倒计时结束时，秒脉冲停止，计数器不再计数。
将判零连接至非门后，将非门输出信号连接至小喇叭，这样，倒计时结束后，小喇叭发出声响，实现倒计时结束报警功能具体实现过程参见原理分析部分3.实验电路图图 1 秒脉冲产生及计数控制电路图 2 赋初值、减1计数及判零报警电路图3 完整电路4. 仪器设备名称、型号实验箱、子板1台双踪示波器1台数字万用表1台555定时器1片74LS901片74LS001片74LS1922片74LS322片LED数码管2组（实验箱上集成）小喇叭1个（实验箱上集成）电容、电阻、导线等若干5.理论分析或仿真分析结果 a. 振荡环节和分频/计数控制环节用555电路组成多谐振荡器，产生f=1Hz的信号，即秒脉冲 由555定时器构建多谐振荡器的基本原理，多谐振荡器的振荡周期为：这里采用Multisim 11.0对电路进行仿真仿真电路如下：T=T1+T2=0.7R1+R2C+0.7R2C=0.7(R1+2R2)C这里选择R2=5.1kΩ，C=100μF，为产生秒脉冲CP，计算得R1应为4.086kΩ将秒脉冲与判零信号通过与门连接，构成计数控制环节这里与门由TTL与非门74LS00组合连接获得当倒计时器倒计时时，即计数器输出状态不为0，此时判零信号为“1”，则与门输出信号即为CP，计数器进行正常的倒计时计数。
当倒计时结束时，此时判零信号为“0”，与门输出为“0”，计数器不再接收时钟信号，停止计数这样便实现了计数控制的功能当判零控制端输入低电平（此时倒计时结束，即计数器输出状态为0000 0000）时，输出为低电平，计数器不再接收脉冲仿真结果如下，其中上边为多谐振荡器输出波形，下边为计数控制环节输出波形当判零控制端输入高电平（此时倒计时进行中）时，经过计数控制环节后输出脉冲仍为秒脉冲，计数器持续接收秒脉冲，仿真结果如下：b. 赋初值控制、减1计数器环节和译码显示环节这里采用双时钟同步十进制加/减计数器74LS192实现百进制倒计时功能14LS192引脚图如下所示：将两片74LS192级联，在加时钟端输入高电平，在减时钟端输入脉冲，即可实现减计数功能每篇芯片的输出均为8421码的十进制数，将输出信号连接至数码管，即可显示倒计时状态将74LS192两个清零端连接起来后接逻辑开关清零端输入高电平时，计数器置零这样便实现了任意时刻停止倒计时功能将74LS192两个置数端连接起来后接逻辑开关当清零端输入低电平，置数端输入低电平时，通过控制DCBA实现置数功能，这里DCBA相当于8421码直接与脉冲相连的的芯片为输出低位。
当清零端输入低电平，置数端输入高电平时，计数器计数将8个输出端通过与门连接，倒计时结束时，八个输出端全为“0”，只有这种情况下与门输出信号为“0”将与门输出信号作为判零信号这里八输入或门通过双输入TTL集成或门74LS32组合获得将判零信号通过一个非门（由双输入TTL集成与非门74LS00组合获得），将此信号连接至小喇叭，这样倒计时结束时，小喇叭接收高电平，发出声响，实现报警功能这里用小灯代替小喇叭，仿真电路如下：当清零端输入低电平，置数端输入低电平时，实现预置数功能，此时报警灯不亮仿真结果如下：当清零端输入低电平，置数端输入高电平时，实现倒计时功能倒计时结束时，报警灯亮仿真结果如下：当清零端输入高电平，倒计时立刻结束，报警灯亮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）a. 秒脉冲发生环节电路搭建按照电路图1所示的555电路组成的多谐振荡器电路搭建振荡电路参数选择见电路图将输出端连接至示波器CH1通道，检测输出波形调节变阻器的同时观测输出波形周期，使得输出波形周期为1s，记录下此时R1阻值注意测量R1阻值时需要R1与电路其他部分断开测得R1阻值为4.21 kΩ。
b. 倒计时电路搭建按照电路图2连接减1计数及译码显示部分电路在低位CP-端接手动脉冲，观察能否实现减1计数，置数和清零的功能经检验电路能实现预期功能c. 整体电路搭建 按照电路图2连接剩余的报警电路后组合所有电路检验电路功能7.实验结论整个电路实现的百以内任意时间倒计时功能该倒计时器能够实现预置初始值、任意时刻停止倒计时、倒计时结束后报警的功能完成了预期设计8.实验中出现的问题及解决对策仿真时发现直接使用多谐振荡器发生1Hz脉冲，仿真结果不能显示一个完整周期故采用多谐振荡器产生10Hz脉冲后，用74LS90实现十分频功能，后得到秒脉冲实验时发现74LS90由于精度等原因限制，不能很好地实现十分频的功能与此同时发现多谐振荡器通过调整参数可以直接产生很好的秒脉冲，故删除分频环节实验中采用蜂鸣器报警，调试时声音刺耳，故用电平指示灯替代蜂鸣器，实现报警功能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试验，综合应用了数字电子技术所学的基础知识将逻辑电路的分析与设计应用到了实践中，对逻辑电路的分析与设计有了进一步的认识同时在实验过程中会遇到各种问题，通过排查电路、检查原理、改善设计来解决问题，提高自主解决问题的能力。
实验前仿真与实验存在一定差距仿真可以验证电路功能，但也不能一味的依赖于仿真实际情况可能存在干扰因素10．参考文献[1] 孔庆生. 模拟与数字电路基础实验. 上海：复旦大学出版社，2006：94-101.[2] 顾江. 电子电路基础实验与实践. 南京：东南大学出版社，2008：158-159.[3] 廉玉欣. 电子技术基础实验教程. 北京：机械工业出版社，2013：90-95.[4] 齐凤艳. 电工电子EDA实践教程. 北京：机械工业出版社，2010：34-65.。