① 數字電路設計實驗報告（5選1即可）
目錄
1 設計目的 3
2 設計要求指標 3
2.1 基本功能 3
2.2 擴展功能 4
3．方案論證與比較 4
4 總體框圖設計 4
5 電路原理分析 4
5.1數字鍾的構成 4
5.1.1 分頻器電路 5
5.1.2 時間計數器電路 5
5.1.3分頻器電路 6
5.1.4振盪器電路 6
5.1.5數字時鍾的計數顯示電路 6
5.2 校時電路 7
5.3 整點報時電路 8
6系統模擬與調試 8
7.結論 8
參考文獻 9
實驗作品附圖 10
數字鍾
摘要：
數字鍾是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鍾相比具有更高的准確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。
數字鍾從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數字鍾的功能越來越強，並且有多種專門的大規模集成電路可供選擇。
從有利於學習的角度考慮，這里主要介紹以中小規模集成電路設計數字鍾的方法。
經過了數字電路設計這門課程的系統學習，特別經過了關於組合邏輯電路與時序邏輯電路部分的學習，我們已經具備了設計小規模集成電路的能力，藉由本次設計的機會，充分將所學的知識運用到實際中去。
本次課程設計要求設計一個數字鍾，基本要求為數字鍾的時間周期為24小時，數字鍾顯示時、分、秒，數字鍾的時間基準一秒對應現實生活中的時鍾的一秒。供擴展的方面涉及到定時自動報警、按時自動打鈴、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數字鍾及擴大其應用，有著非常現實的意義。
1 設計目的
1．掌握數字鍾的設計、組裝與調試方法。
2．熟悉集成元器件的選擇和集成電路晶元的邏輯功能及使用方法。
3．掌握麵包板結構及其接線方法
4．熟悉模擬軟體的使用。
2 設計要求及指標
2．1基本功能
1）時鍾顯示功能，能夠正確顯示「時」、「分」、「秒」。
2）具有快速校準時、分、秒的功能。
3）用555定時器與RC組成的多諧振盪器產生一個標准頻率（1Hz）的方波脈沖信號。
2．2擴展功能
1）用晶體振盪器產生一個標准頻率（1Hz）的脈沖信號。
2）具有整點報時的功能。
3）具有鬧鍾的功能。
4）……
3、方案論證與比較
本設計方案使用555多諧振盪器來產生1HZ的信號。通過改變相應的電阻電容值可使頻率微調，不必使用分頻器來對高頻信號進行分頻使電路繁復。雖然此振盪器沒有石英晶體穩定度和精確性高，由於設計方便，操作簡單，成為了設計時的首選，但是由於與實驗中使用的555晶元產生的脈沖相比較，利用晶振產生的脈沖信號更加的穩定，同過電壓表的測量能很好的觀察到這一點，同時在顯示上能夠更加接進預定的值，受外界環境的干擾較少，一定程度上優於使用555晶元產生信號方式。我們組依然同時設計了555和晶振兩個信號產生電路。（本實驗報告中著重按照原方案設計的555電路進行說明）
4、 系統設計框圖
數字式計時器一般由振盪器、分頻器、計數器、解碼器、顯示器等幾部分組成。在本設計中555振盪器及其相應外部電路組成標准秒信號發生器，由不同進制的計數器、解碼器和顯示器組成計時系統。秒信號送入計數器進行計數，把累計的結果以『時』、『分』、『秒』的數字顯示出來。『時』顯示由二十四進制計數器、解碼器、顯示器構成，『分』、『秒』顯示分別由六十進制計數器、解碼器、顯示器構成。其原理框圖如圖1.1所示。
5、電路原理分析
5.1數字鍾的構成
數字鍾實際上是一個對標准頻率(1HZ)進行計數的計數電路.由於計數的起始時間不可能與標准時間一致,故需要在電路上加一個校時電路,同時標準的1HZ時間信號必須做到准確穩定.在此使用555振盪器組成1Hz的信號。
數字鍾原理框圖（1.1）
5．1.1振盪器電路
555定時器組成的振盪器電路給數字鍾提供一個頻率為1Hz的方波信號。其中OUT為輸出。
5.1.2時間計數器電路
時間計數電路由秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成,其中秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器為60進制計數器,而根據設計要求,時個位和時十位計數器為24進制計數器.
5.1.3分頻器電路
通常，數字鍾的晶體振盪器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振盪器的輸出信號進行分頻。
通常實現分頻器的電路是計數器電路，一般採用多級2進制計數器來實現。例如，將32768Hz的振盪信號分頻為1HZ的分頻倍數為32768（ ），即實現該分頻功能的計數器相當於15級2進制計數器。
5.1.4振盪器電路
利用555定時器組成的多諧振盪器接通電源後，電容C1被充電，當電壓上升到一定數值時裡面集成的三極體導通，然後通過電阻和三極體放電，不斷的充放電從而產生一定周期的脈沖，通過改變電路上器件的值可以微調脈沖周期。
5.1.5數字時鍾的計數顯示控制
在設計中，我們使用的是74**160十進制計數器，來實現計數的功能，實驗中主要用到了160的置數清零功能（特點：消耗一個時鍾脈沖），清零功能（特點：不耗時鍾脈沖），在上級160控制下級160時候通過組合電路（主要利用與非門）實現，在連接電路的時候要注意並且強調使能端的連接，其將影響到整一個電路的是否工作。
電路的控制原理如下：
秒鍾由個位向十位進位：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001實現個位的計數，採用的是置數的方式（利用RCO埠），當電路計數到1001的時候採用一個二輸入與非門接上級輸入的高位和低位輸出作為下級的信號，實現了秒區的個位和十位的顯示與控制。設計中注意到接的是一個與非門而不是與門，目標在產生一個時鍾脈沖。實現正確的顯示。
由秒區向分區的顯示控制：
基本原理同上，在秒區十位向時區個位顯示的時：0000—0001—0010—0011—0100—0101產生了六個脈沖的時候向下級輸出一個時鍾脈沖，利用的還是與非門，目標仍是實現正確的計時顯示。
分區的顯示及整體電路反饋清零：
當數值顯示達到：23：59的時候要實現清零的工作，採用CLR清零的方式反饋清零。具體設計接出控制端的9，5，3，2用十六進製表示後高電平對應引腳接與非，將非門輸出信號的值反饋給各個160晶元的清零端（CLR）既可以實現清零了。
5.2 校時功能的實現
當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正.通常,校正時間的方法是:首先截斷正常的計數通路,然後再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端,校正好後,再轉入正常計時狀態即可.
根據要求,數字鍾應具有分校正功能,因此,應截斷分個位的直接計數通路,並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中.
在實驗實現過程中使用的是通過開關（普通開關）來實現高低電平的切換，手動賦予需要的高低電平來實現脈沖的供給，將脈沖提供到所需要的輸入（CLK）埠，實現校時，模擬過程中能夠正常校時並且在校時的時候達到了預定的效果；而在我們進入實際電路連接的時候，利用開關（手控導線點觸實現）來實現校時再不像模擬那樣的精確了，原因分析是由於使用的是普通的開關同時利用的是手動的對CLK埠賦予脈沖信號，在實現手動生成脈沖信號的過程中產生了擾動，即相當於產生了多個的脈沖信號對需要的數碼管進行校時，如此，並沒有達到模擬的精確效果，但是在實驗中通過改進電路的校時方式，不是用手觸開關產生脈沖信號（如若需用手觸則需要使用一個鎖存器實現去抖動，才能夠在脈沖生成時候不產生干擾的脈沖，實現正常的校時），而是使用信號發生器實現信號的提供，對需要校時的數碼管在相對應的CLK埠提供脈沖信號實現校時，利用此方式實現校時則比手觸開關方式效果要好。
5.3 報時的實現
報時功能的實現原理較為簡單，即對所需要報時的輸出量進行控制，並對控制產生的信號作為LED顯示的信號源，電路連接中要注意到的是在實現LED顯示的時候最好連接上一個保護電阻對LED燈器到保護的作用。例如我們的校時時間是 23：59，0010—0011—0101—1001；利用相應的門電路實現滿足埠輸出是上述條件的時候進行報時即可。
6、系統模擬與調試
7、結論
學貴以致用，通過幾天的數字鍾設計過程，將從書本上學到的知識應用於實踐，學會了初步的電子電路模擬設計,雖然過程中遇到了一些困難，但是在解決這些問題的過程無疑也是對自己自身專業素質的一種提高。當最終調試成功的時候也是對自己的一種肯定。在當前金融危機大的社會背景下，能夠增加自身砝碼的不僅僅是一紙文憑證書，更為重要的是畢業生是否能夠適應社會大潮流的需要，契合企業的要求即又較硬的動手操作及設計能力。此次的設計作業不僅增強了自己在專業設計方面的信心，鼓舞了自己，更是一次興趣的培養，為自己以後的學習方向的明確了重點。
另外在這次實驗中我們遇到了不少的問題針對不同的問題我們採取不同的解決方法，最終一一解決設計中遇到的問題。還有在實驗設計中我們曾遇到多塊晶元以及數碼管損壞的情況造成了數字鍾的顯示沒有達到預期的效果，或是根本不顯示，通過錯誤排除最終確認是元件問題，並向老師咨詢跟換元件最終的到解決。在我們曾經遇到不懂的問題時，利用網上的資源，搜索查找得到需要的信息。
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② 電路實驗報告怎麼寫
單相交流電路的實驗報告 目標：開發交流傳動實驗系統，能夠對交流傳動產品進行包括供電裝置（如變壓器、高壓櫃等）在內的主變流器、非同步電動機及其控制系統的綜合試驗。附圖1：交流傳動電力機車牽引系統原理圖。系統採用交流牽引電機背靠背的方式取代直流電機作為陪試機，用變流器取代原直流發電機—同步機組，直接向接觸網，在達到試驗目的的前提下大大減小能源消耗。附圖2：原交流傳動試驗系統原理電路圖。附圖3：能量反饋型交流傳動試驗系統原理電路圖。系統主要由主電路部分、控制部分和測試部分組成，分別要求完成以下內容:2、設計內容與要求1）試驗系統主電路的設計和部件選型① 主電路結構的設計，基本部件的確定；② 陪試牽引變壓器的選型；③ 陪試變流器的選型；④ 陪試交流牽引電機選型；2）試驗系統控制部分的設計① 主電路工作原理分析；② 控制電路工作原理分析；③ 保護電路工作原理分析；④ 控制系統的總體結構設計；⑤ PLC的選型、硬體配置、控制協議的確定；⑥ PLC程序流程的編寫。3）試驗系統測試部分的設計① 測試系統的工作原理分析；② 測試感測器的選型；③ 工控機、信號調理裝置、PCI採集板卡等的選型；④ 電路監測和保護的設計；⑤ LABVIEW程序流程的編寫。4）系統設計要求：① 試驗系統主要由10kV電網，單相交流供電的綜合試驗電源系統，被試變流器，交流牽引電機，陪試變流器，反饋變壓器，控制電源，三相AC380V動力電源，測試和控制系統等組成。② 根據試驗系統總體電路，計算10kV、50Hz電網單相、三相所需的的容量，計算三相電壓不平衡度及對三相電網的影響。③ 單相交流供電的綜合試驗電源系統參數要求：? 單相升壓變壓器（10kV/25kV）實現單相25kV/50Hz電源，容量4000kVA，在輸入電壓允許變化范圍內保證輸出電壓變化范圍17.5~31kV。? 牽引變壓器的牽引繞組的短路阻抗設計為25%，同時通過配備可調的電抗器來調節支路短路阻抗以實現不同綜合試驗的需求。? 電源系統的保護至少應包括：高壓警示、電流速斷保護、電流過流保護、變壓器保護（溫升保護、壓力保護、瓦斯保護等）等。④ 通用陪試變流器參數要求：? 輸出三相對稱的電壓，輸出電壓范圍0~2200V RMS；? 輸出電流范圍0~1300A RMS，輸出頻率范圍0~200Hz；? 輸出的最大功率≥3200kVA。⑤ 平台負載系統要求：? 採用交流牽引電機背靠背的方式作為陪試機，通過陪試牽引變流器和牽引變壓器直接向接觸網反饋能量；? 被試變流器的最大功率按照2800kW設計，被試非同步牽引電動機的最大功率按照1250kW設計；? 平台電機負載的保護應包括：高壓警示、電流速斷保護、過流保護、過壓保護、電機溫升保護、電機超速保護、短路保護、接地保護、缺相保護、陪試變流器保護（過流保護、過壓保護、接地保護、超溫保護、低溫保護、失壓保護、水位保護等）、陪試變壓器保護（溫升保護、壓力保護、瓦斯保護等）等。⑥ 測試系統的准確度滿足：交直流電流、電壓基波、有效值的測量准確度不低於±0.5%，轉速測量准確度不低於±0.1%或±1r/min，轉矩測量准確度不低於±1％，功率測量准確度不低於±1%。⑦ 其他性能要求：☆ 可靠性要求：系統能滿足長時間、間斷穩定運行。☆ 安全性：系統應保證人身、設備安全。☆ 易操作性：系統應提供友好人機界面，操作簡單。⑧ 系統設計完成後的資料整理擴聲電路實驗報告怎麼寫 一、直觀檢查法 直觀檢查法是斷開電源後立即進行。不用儀器、儀表，憑直觀的感覺，調動視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等4種感覺特性，進行判斷。這種檢查方法雖然准確性較差些，但速度快，直觀檢查法尤其對電源故障檢查很有用。 一看觀察機器或部件及其外部結構。看按鍵開關、介面、指示燈有無松動，線路板接緒有無脫落，有無虛焊、變色、裂痕、爆裂等現象，保險絲有無燒斷、打火、冒煙、變形、未卡住等問題，採用眼睛，直接識別和判斷。 二聽輕輕翻動機器或部件，搖擺搖擺，聽聽有無零件散落或螺絲釘脫落情況，是否有碰擊聲。作連續翻轉有無不正常的「吱吱」聲或「啪啪」的打火聲（通電時）。如果有這些現象，故障可能出現在這些地方。 三聞用鼻子聞聞有無燒焦氣味，找到氣味來源，故障可能出一放出異味的地方。 四摸用手摸摸變壓器外殼（斷電後進行），不要觸及接線端子，因為有時因充電電容存在，電壓甚高，危及安全。感覺一下，是否超過正常溫度、發燙，無法觸摸。功率管有無過熱或冰涼現象。調整管有無過熱或冰涼不熱現象。如果有這些現象，問題可能出現在這些地方。 二、試探法 試探法是針對懷疑部分的電路採用比較、分割、替代、模擬等試探手段，尋找故障所在，然後排除。具體方法如下： 1、比較找一台與故障機完全相同型號的機器，在專業設備中利用同一台機器的左、右聲道部件，測量相對應部分的電壓、電阻、電流數量，再加以比較，找到故障所在。 2、分割將某部分電路與其他部分脫開，接上外加電源，注入信號，進行判斷。 3、替代用好的元件替代懷疑元件，或將左、右聲道部件對換，尤其對於集成電路塊可以這樣進行。如果部件對換之後，機器恢復正常，則說明該部件存在問題或損壞。 4、模擬溫度模擬，採用電吹風加熱，或用酒精降溫，進行溫度性能檢查，振動模擬是使用細的塑料絕緣棒輕擊某些部件，看看電路工作狀況，可以發現某些虛焊現象，檢查故障所在。這種方法一般由技術熟練者進行，否則，容易出現故障加重現象。 三、靜態參數測量法 靜態參數的測量必須持有廠家生產設備的維修手冊，註明各個元器件端點靜態工作電流、或電壓，利用萬用表測量電路各個部分的電流、電壓或電阻值，看是否與標稱值相符合。 1、電阻測量 用萬用表的歐姆檔×100或×1K檔，不要使用R×10K檔，因為這檔上電表內接22.5伏電池，對晶體管測量不合適，容易損壞晶體管。在斷電的情況下測量，若有充電電容存在，必須用絕緣的螺絲起錐充分放電後進行。測量線路中電阻必須焊開一端，否則測量不準確。 2、電壓測量 在作此測量過程中要考慮萬用表內阻對測量值的影響。靜態測量值與動態測量值（加入信號時）不相同，這一點應當注意。測量靜態時各晶體管管腳，電阻、電容端電壓是否與標稱值一致，晶體管腳相對電壓能判斷管子是否損壞。 3、電流測量 採用直接測量時，將電流表串入電路中，檢查電流大小。採用間接測量時，測量兩端電壓，用電阻值去除電壓值，便得到電流值大小。 除靜態參數測量外，還可使用動態檢查法，利用信號源和示波器，注入信號直接檢查，對電路進行判斷。這種方法直接、准確，並且不容易損壞元器件，還可對電路和機械結構進行調整和校對。
③ 關於電路分析實驗報告
戴維南定理及功率傳輸最大條件
一、實驗目的
1、用實驗方法驗證戴維南定理的正確性。
2、學習線性含源一埠網路等效電路參數的測量方法。
3、驗證功率傳輸最大條件。
二、原理及說明
1、戴維南定理
任何一個線性含源一埠網路，對外部電路而言，總可以用一個理想電壓源和電阻相串聯的有源支路來代替，如圖3-1所示。理想電壓源的電壓等於原網路埠的開路電壓UOC，其電阻等於原網路中所有獨立電源為零時入端等效電阻R0 。
2、等效電阻R0
對於已知的線性含源一埠網路，其入端等效電阻R0可以從原網路計算得出，也可以通過實驗手段測出。下面介紹幾種測量方法。
方法1：由戴維南定理和諾頓定理可知：
因此，只要測出含源一埠網路的開路電壓UOC和短路電流ISC, R0就可得出，這種方法最簡便。但是，對於不允許將外部電路直接短路的網路（例如有可能因短路電流過大而損壞網路內部的器件時），不能採用此法。
方法2：測出含源一埠網路的開路電壓UOC以後，在埠處接一負載電阻RL，然後再測出負載電阻的端電壓URL ，因為：
則入端等效電阻為：
方法3：令有源一埠網路中的所有獨立電源置零，然後在埠處加一給定電壓U，測得流入埠的電流I (如圖3-2a所示)，則：
也可以在埠處接入電流源I′，測得埠電壓U′（如圖3-2b所示），則：
3、功率傳輸最大條件
一個含有內阻ro的電源給RL供電，其功率為：
為求得RL從電源中獲得最大功率的最佳值，我們可以將功率P對RL求導，並令其導數等於零：
解得： RL=r0
得最大功率：
即：負載電阻RL從電源中獲得最大功率條件是負載電阻RL等於電源內阻r0 。
三、儀器設備
電工實驗裝置 ：DG011 、 DY031 、 DG053
四、實驗內容
1、線性含源一埠網路的外特性
按圖3-3接線，改變電阻RL值，測量對應的電流和電壓值，數據填在表3-1內。根據測量結果，求出對應於戴維南等效參數Uoc,Isc。
表3-1 線性含源一埠網路的外特性
RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞開路
I(mA)
U( V )
2、求等效電阻Ro
利用原理及說明2中介紹的3種方法求R。，並將結果填入表3-2中，方法（1）和方法（2）數據在表3-1中取，方法（3）實驗線路如圖3-4所示。
表3-2 等效電阻R0
方法 1 2 3
R0(KΩ)
R0的平均值
3、戴維南等效電路
利用圖3-4構成戴維南等效電路如圖3-5所示，其中U0= R0= 。
測量其外特性U=f(I)。將數據填在表3-3中。
表3-3 戴維南等效電路
RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞開路
I(mA)
U( V )
4、最大功率傳輸條件
1.根據表3-3中數據計算並繪制功率隨RL變化的曲線：P=f(RL) 。
2.觀察P=f(RL)曲線，驗證最大功率傳輸條件是否正確。
六、報告要求
1、 根據實驗1和3測量結果,在同一張座標紙上做它們的外特性曲線U=f(I),並分析比較。
2、 完成實驗內容2的要求。