數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　《數(shù)字邏輯》課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題 目 數(shù)字時(shí)鐘 </p><p>　　學(xué)院（部） 信息學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班 級(jí) </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　6 月 18 日至 6 月 21 日 共 1 周</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字） </p><p><b>　　數(shù)字時(shí)鐘</b></p>

3、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時(shí)的記時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械時(shí)鐘相比，它一般具有走時(shí)準(zhǔn)確﹑顯示直觀﹑無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用：小到人們的日常生活中的電子手表、電子鬧鐘，大到車站﹑碼頭﹑機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)字顯電子鐘。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是要通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子

4、鐘。要點(diǎn)在于用555芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時(shí)鐘的秒脈沖,用74LS160(10進(jìn)制計(jì)數(shù)器)、74LS00(與非門芯片)等連接成60和24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,再通過(guò)數(shù)碼管顯示，構(gòu)成簡(jiǎn)單數(shù)字時(shí)鐘。</p><p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)字時(shí)鐘、計(jì)數(shù)器、555芯片、分頻器 </p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p><p>　　1、能

5、顯示24小時(shí)制的時(shí)、分、秒（23小時(shí)59分59秒）； </p><p>　　2、具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)或分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；</p><p>　　3、用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，脈沖頻率穩(wěn)定在1KHz；</p><p>　　4、用三級(jí)74LS90組成千分頻器，用千分頻器將555多諧振蕩器產(chǎn)生的1KHz時(shí)鐘脈沖降頻到1Hz。<

6、/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、系統(tǒng)綜述</b></p><p>　　數(shù)字時(shí)鐘電路是一個(gè)典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器以及校時(shí)和顯示電路組成。其主要功能為計(jì)時(shí)、校時(shí)。利用60進(jìn)制和24進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器子電路構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)，由2個(gè)60進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器完成秒、分計(jì)數(shù)，由1個(gè)24進(jìn)

7、制同步遞增計(jì)數(shù)器完成小時(shí)計(jì)數(shù)。秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器分別都以兩個(gè)74LS160同步級(jí)聯(lián)而成，秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器之間采用異步級(jí)聯(lián)的方式。開(kāi)關(guān)J1和J2分別是控制時(shí)和分的校時(shí)開(kāi)關(guān)。</p><p>　　譯碼顯示 譯碼顯示 譯碼顯示</p><p>　　24進(jìn)制 60進(jìn)制 60進(jìn)制&l

8、t;/p><p>　　時(shí)計(jì)數(shù)器 分計(jì)數(shù)器 秒計(jì)數(shù)器</p><p>　　校時(shí)電路 校分電路</p><p>　　555多諧 分頻器</p><p><b>　　振蕩器</b></p><

9、p><b>　　圖1. 設(shè)計(jì)框架圖</b></p><p><b>　　二、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、60進(jìn)制計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　分和秒的計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器有兩片74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器U1、U2和一片74LS13與非門組成。</

10、p><p>　　圖2. 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖</p><p>　　第一個(gè)狀態(tài) 最后一個(gè)狀態(tài)</p><p>　　圖3. 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器模擬結(jié)果</p><p><b>　　2、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　時(shí)的計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，該

11、計(jì)數(shù)器有兩片74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器U13、U17和一片74LS10與非門組成。</p><p>　　圖4. 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖</p><p>　　第一個(gè)狀態(tài) 最后一個(gè)狀態(tài)</p><p>　　圖5. 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器模擬結(jié)果</p><p>　　3.555多諧振蕩器</p>

12、<p>　　石英晶體振蕩器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。因其具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。用石英晶體振蕩器作為脈沖產(chǎn)生器，能夠使數(shù)字時(shí)鐘達(dá)到很高的精度。同時(shí)成本也相對(duì)較高。</p><p>　　這里是采用的是有555芯片組成的多諧振蕩器來(lái)作為頻率脈沖產(chǎn)生器，其輸出的脈沖頻率為1KHz。555芯片組成的多諧振蕩器

13、要輸出符合要求的頻率脈沖，其對(duì)電阻和電容的精度要求較高。不太容易輸出嚴(yán)格符合要求的頻率脈沖。</p><p>　　由公式得：T≈0.7（R2 + 2R1）C2</p><p>　　f = 1/ T≈1.44/（R2 + 2R1）C2</p><p>　　計(jì)算得：C2 = 1.0uF；R2 = 440Ω； R1 = 500Ω</p><p>

14、;　　經(jīng)仿真模擬把R2 調(diào)整為400Ω時(shí)，輸出頻率更加接近于1KHz。</p><p>　　圖6. 555多諧振蕩器電路圖</p><p>　　圖7. 555多諧振蕩器模擬結(jié)果</p><p><b>　　4.千分頻器</b></p><p>　　千分頻器由3個(gè)74LS90級(jí)聯(lián)而成，每級(jí)分頻將頻率為上一級(jí)的十分之一。三級(jí)

15、級(jí)聯(lián)組成千分頻器，把555多諧振蕩器產(chǎn)生的1KHz脈沖降低到1Hz，用以供計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，達(dá)到時(shí)鐘的效果。</p><p>　　圖8. 千分頻器電路圖</p><p>　?。▓D中函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的為10KHz的方波信號(hào)）</p><p>　　圖9. 千分頻電路模擬結(jié)果</p><p>　　5.時(shí)鐘電路（包括校時(shí)電路）</p>&l

16、t;p>　　把兩個(gè) 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器一異步級(jí)聯(lián)的方式連載一起，就組成了數(shù)字時(shí)鐘的電路。其中開(kāi)關(guān)J1控制校準(zhǔn)時(shí)，J2控制校準(zhǔn)分。校時(shí)脈沖由脈沖發(fā)生器提供，每經(jīng)過(guò)一個(gè)脈沖周期被校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器的個(gè)位增加一。</p><p>　　圖10. 時(shí)鐘電路圖</p><p>　　圖11. 時(shí)鐘電路模擬結(jié)果</p><p><b>　　三、系統(tǒng)綜述<

17、;/b></p><p>　　使用經(jīng)千分頻器處理過(guò)的555多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，代替函數(shù)信號(hào)發(fā)生器給時(shí)鐘電路提供脈沖信號(hào)。經(jīng)過(guò)把上述各單元電路組合在一起就構(gòu)成了數(shù)字時(shí)鐘的整體電路，該電路基本上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　圖12. 總體電路圖</p><p>　　圖13. 總體電路模擬結(jié)果</p><p><b>

18、　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)這學(xué)期數(shù)字邏輯課程所學(xué)內(nèi)容的一次綜合練習(xí)，從中不僅強(qiáng)化了我對(duì)教材中知識(shí)的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術(shù)方面的知識(shí)，和對(duì)自己所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識(shí)。課程設(shè)計(jì)更是一個(gè)把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的過(guò)程，它對(duì)我動(dòng)手能力的提高不言而喻。同時(shí)我從這次課設(shè)中知道：知識(shí)不僅僅是寫在書本上的文字和死板的理論，它更是指導(dǎo)我們實(shí)踐的工具。</p><p

19、>　　一些比較簡(jiǎn)單的邏輯器件，經(jīng)過(guò)一定的理論知識(shí)分析，將它們組合在一起就構(gòu)成了我們生活中普遍應(yīng)用，幾乎必不可少的電子時(shí)鐘。完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)以后，看到自己的成果感到很有成就感，從而加強(qiáng)了自己對(duì)本課程的興趣，更加有利于對(duì)本課程方面知識(shí)的進(jìn)一步拓展性學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　林濤主編 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 清華大學(xué)

20、出版社 2006.06</p><p>　　姜書艷主編 《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用》 清華大學(xué)出版社 2007.12</p><p>　　William Kleitz 陶國(guó)彬、趙玉峰譯 《數(shù)字電子技術(shù)——從電路分析到技能實(shí)踐》 科學(xué)出版社 2008.01</p><p>　　荀殿棟 徐志軍 《數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 電子工業(yè)出版社 2003.07&l