數(shù)字電路課程設(shè)計----多功能數(shù)字時鐘

1、<p>　　多功能數(shù)字時鐘設(shè)計報告</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計任務(wù)和要求……………………………………………2</p><p>　　設(shè)計的方案的選擇與論證…………………………………2</p><p>　　總體電路分析…………………………………………2</p>

2、<p>　　仿真分析………………………………………………3</p><p>　　仿真說明………………………………………………3</p><p>　　電路設(shè)計計算與分析………………………………………4</p><p>　　小時計時電路………………………………………4</p><p>　　分鐘計時電路………………………………………5&l

3、t;/p><p>　　秒鐘計時電路………………………………………7</p><p>　　校時選擇電路………………………………………8</p><p>　　整點譯碼電路………………………………………9</p><p>　　定時比較電路………………………………………11</p><p>　　脈沖產(chǎn)生電路………………………………

4、………12</p><p>　　總結(jié)及心得…………………………………………………13</p><p>　　附錄…………………………………………………………15</p><p>　　元器件明細表……………………………………………15</p><p>　　附圖………………………………………………………17</p><p>

5、　　參考文獻……………………………………………………17</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)和要求</b></p><p>　　實現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準、整點報時、鬧鈴等功能。</p><p><b>　　具體要求：</b></p><p>　　（1）顯示功能：具有“時”、“分”、“秒”的數(shù)字

6、顯示（“時”從0~23，分0~59，秒0~59）。</p><p>　?。?）校時功能：當剛接通電源或數(shù)字時鐘有偏差時，可以通過手動的方式去校時。</p><p>　?。?）整點報時：當時鐘計時到整點時，能進行整點報時。</p><p>　　（4）鬧鈴功能：在24小時之內(nèi)，可以設(shè)定定時時間，當數(shù)字時鐘到定時時間時能進行報時提醒。</p><p&g

7、t;　　設(shè)計的方案的選擇與論證</p><p><b>　　總體電路分析</b></p><p>　　總體電路設(shè)計是將單元電路模塊小時計時電路、分鐘計時電路、秒計時電路、校時選擇電路、整點譯碼電路、鬧鐘電路等模塊連接在一起，外接輸入開關(guān)和輸出顯示數(shù)碼管構(gòu)成。總體結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p><b>　　仿真分析</b>&l

8、t;/p><p>　　單擊運行按鈕，可觀測仿真結(jié)果。電路能完成顯示計時、校時、整點報時以及鬧鈴等功能。</p><p>　　計時功能。當開關(guān)S1、S2都處于左邊觸點時，數(shù)字時鐘工作于計時狀態(tài)。此時，電路中的秒計時電路、分計時電路以及小時計時電路分別對秒脈沖、分脈沖和小時脈沖進行計數(shù)。計數(shù)結(jié)果經(jīng)數(shù)碼管顯示計時時間值。</p><p>　　校時功能。當開關(guān)S1、S2都處于右

9、邊觸點時，數(shù)字時鐘工作于校時狀態(tài)。按瞬態(tài)按鈕B鍵，可以選擇對“小時”、“分鐘”和“秒鐘”進行校時。校時時通過開關(guān)S3（按C鍵）手動輸入校時時間。</p><p>　　整點報時功能。整點譯碼電路通過識別整點時間，產(chǎn)生整點報時信號。當前時間為零點時，會產(chǎn)生整點報時，此時探針會亮，蜂鳴器會響。</p><p>　　鬧鐘報時功能。通過校時功能將“小時”、“分鐘”和“秒鐘”設(shè)定在某一時間點，然后重新

10、校時，調(diào)整到設(shè)定點以前的某一時間，當時鐘到達設(shè)定點時，信號燈會亮，并且蜂鳴器會響。</p><p><b>　　仿真說明。</b></p><p>　　因版面有限，總設(shè)計圖并未納入本設(shè)計報告中，而是在此之外通過PROTELL畫圖，用A3紙另外打印。這樣看圖較為清晰。</p><p>　　采用總線方式，使信號線連線簡介、美觀，電路可持續(xù)性強。&l

11、t;/p><p><b>　　電路設(shè)計計算與分析</b></p><p>　　小時計時電路。小時計時電路如下圖：</p><p>　　該電路用兩片74LS160構(gòu)成二十四進制計數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼“24”，輸出信號使～CLR=0，計數(shù)器的計數(shù)值被置0.所以，整個計數(shù)器的技術(shù)狀態(tài)圖為00至01至02至…至23至

12、24（暫態(tài)）至00至01至…，共有24個穩(wěn)定狀態(tài)。小時計時電路的封裝模塊如下圖：</p><p><b>　　其引腳功能如表：</b></p><p>　　分鐘計時電路。分鐘計時電路如下圖：</p><p>　　該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進制計數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼59。整個計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)圖為00

13、至01至…至58至59至00…,共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計時電路。分鐘計時電路的封裝模塊如下圖：</p><p><b>　　其引腳功能如下表：</b></p><p>　　秒鐘計時電路。秒鐘計時電路如下圖：</p><p>　　該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進制計數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼5

14、9。整個計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)圖為00至01至…至58至59至00…,共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計時電路。秒鐘計時電路的封裝模塊如下圖：</p><p><b>　　其引腳功能如下表：</b></p><p>　　校時選擇電路。校時選擇電路如下圖：</p><p>　　校時選擇電路用計數(shù)器74LS160和譯碼器74LS138組成，計數(shù)器7

15、4LS160設(shè)計為三進制計數(shù)器，譯碼器的輸出為反變量，其輸出要接反向器。校時選擇電路的封裝模塊如下圖：</p><p>　　其對應(yīng)的封裝引腳如下表：</p><p>　　TIMESET：接瞬態(tài)開關(guān)，可手動選擇校時信號。當校時信號HOUR=1、MIN=0、SEC=0時（選中“小時”計時電路，表示對“小時”進行校時）；單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR=0、MIN=1、SEC=0（

16、選中“分鐘”計時電路，表示對“分鐘”進行校時），再單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR=0、MIN=0、SEC=1（選中“秒”計時電路，表示對“秒”進行校時），這樣可手動設(shè)置系統(tǒng)的時、分和秒。</p><p><b>　　整點譯碼電路。</b></p><p>　　整點譯碼電路的作用是識別整點時間信號，以實現(xiàn)整點報時的功能。整點時間信號的特征是零分，零分作為

17、數(shù)字量來說，是一個代碼，用門電路組成的譯碼電路可識別一個代碼。整點譯碼電路如下圖：</p><p><b>　　其封裝模塊如下圖：</b></p><p>　　其引腳功能功能如表：</p><p>　　定時比較電路（鬧鐘電路）。</p><p>　　定時比較電路是將設(shè)定的定時時間和當前的計時時間進行比較，電路可選用數(shù)值比

18、較器CC4585。定時比較電路如圖所示：</p><p>　　該電路共用四片CC4585和四片74LS175D構(gòu)成定時比較電路，因為定時時間為小時和分鐘，共16位二進制代碼，每片數(shù)值比較器CC4585能比較兩個4位二進制代碼，用4片CC4585能構(gòu)成16位數(shù)值比較器。當數(shù)字時鐘的計時時間等于設(shè)定時間時，定時比較電路輸出高電平，否則輸出低電平。定時比較電路封裝模塊如圖：</p><p>&l

19、t;b>　　脈沖產(chǎn)生電路。</b></p><p><b>　　脈沖產(chǎn)生電路如圖：</b></p><p>　　該電路由555定時器構(gòu)成時鐘脈沖產(chǎn)生電路。由于其相對于MULTSIM軟件提供的脈沖產(chǎn)生器件較復(fù)雜，故在此并不是用這個秒脈沖電路，而是用所提供器件。</p><p><b>　　總結(jié)與心得</b>

20、</p><p>　　時間過的好快，轉(zhuǎn)眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設(shè)計就結(jié)束了。通過這一周的課程設(shè)計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。</p><p>　　設(shè)計，給人以創(chuàng)作的沖動。但凡涉及設(shè)計都是一件良好的事情，因為她能給人以美的幻想，因為她能給人以金般財富，因為她能給人以成就之感，更為現(xiàn)實的是她能給人以成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不

21、盡。安排課程設(shè)計的基本目的，在于通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。</p><p>　　課程設(shè)計發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實的我深感“書到用時方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實驗手冊，對知識系統(tǒng)而全面進行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向

22、同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計的靈感。</p><p>　　課程設(shè)計的過程中，由于對理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會導(dǎo)致最后結(jié)果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取

23、。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。</p><p>　　對我們電子信息專業(yè)的本科生來說，實際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠遠不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準備畢業(yè)設(shè)計工作。通過課程設(shè)計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時補充相關(guān)知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能力準備，從而縮短從校園走向社會的心理轉(zhuǎn)型期。<

24、;/p><p>　　作為整個學(xué)習(xí)體系的有機組成部分，課程設(shè)計雖然安排在兩周進行，但并不具有絕對獨立的意義。它的一個重要功能，在于運用學(xué)習(xí)成果，檢驗學(xué)習(xí)成果。運用學(xué)習(xí)成果，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應(yīng)用于實際設(shè)計工作，并從理論的高度對設(shè)計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設(shè)想。檢驗學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計劃，改變學(xué)習(xí)內(nèi)容與方

25、法提供實踐依據(jù)。</p><p>　　通過課程設(shè)計，我還更加明白了一個真理。時至今日，課程設(shè)計基本告成，才切身領(lǐng)悟“實踐是檢驗真理的唯一標準”，才明曉實踐出真知。因為在教材上，數(shù)字鐘不過是由計數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路，EWB中引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實中引腳懸空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不為則不知，無為則無知，實踐出真知。</p><p&

26、gt;　　課程設(shè)計達到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。在一個星期的課程設(shè)計之后，我們普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是通過對設(shè)計過程的了解，進一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結(jié)合實際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進行更深入的學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　元器件明細表</b></p>&l

27、t;p>　　74LS160N 74LS138N</p><p>　　管腳圖如下： 管腳圖如下：</p><p>　　74LS175D 4585BD</p><p>　　管腳圖如下： 管腳圖如下：

28、</p><p>　　74LS00D 電源</p><p>　　74LS21D 7432N</p><p>　　74LS04D 74LS08D</p><p>　

29、　7408N 蜂鳴器</p><p>　　數(shù)碼管 信號燈</p><p>　　秒脈沖 開關(guān)</p><p>　　雙選擇開關(guān)

30、 開關(guān)</p><p>　　附圖（見A3打印紙）</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　從宏壽.Multisim8仿真與應(yīng)用實例開發(fā).北京：清華大學(xué)出版社，2007</p><p>　　黃智偉.基于NI Multisim的電子電路計算機仿真設(shè)計與分析.北京：電子工業(yè)出版社，2008</p