數字電路課程設計報告-- 數字鐘電路的設計與仿真

1、<p>　　課程設計（大作業(yè)）報告</p><p>　　課程名稱： 數字電子技術 </p><p>　　設計題目： 數字鐘電路的設計與仿真 </p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級： <

2、/p><p>　　設 計 者： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計時間： 2013.12.28-2014.1.1 </

3、p><p><b>　　信息技術學院</b></p><p>　　課程設計（大作業(yè)）任務書</p><p>　　姓 名： 院（系）：</p><p>　　專 業(yè)：學 號：任務起止日期：2013.12.28-2014.1.1</p><p><b>

4、;　　課程設計題目：</b></p><p>　　數字鐘電路的設計與仿真</p><p><b>　　課程設計要求：</b></p><p>　　完成一個交通燈控制電路的設計、系統(tǒng)仿真，實現(xiàn)以下功能：</p><p>　　具有“時”、“分”、“秒”顯示和計時功能。(小時按24小時計時制計時)</p>

5、;<p>　　2.校時功能，能夠對“時”和“分”進行調整。</p><p>　　3.具有整點報時功能，在59 min 51 s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報時信號，在59 min 59 s時發(fā)出1kHz的高音報時信號，聲響時間持續(xù)1s。</p><p><b>　　工作計劃及安排：</b></p><p>　　1、查閱資料1天。分析

6、比較、選擇設計方案；</p><p>　　2、總體設計2天。設計計算、元件選取、繪制電路原理圖；</p><p>　　3、軟件仿真及調試0.5天。利用Proteus軟件構建電路，進行虛擬仿真;</p><p>　　4、故障排除0.5天。根據調試過程中出現(xiàn)的問題，逐一查找原因，排除故障，使電路達到設計要求；</p><p>　　5、撰寫課程設計

7、報告0.5天。寫出設計思路、工作原理，畫出電路結構框圖，繪出電路原理圖，給出設計參數及調試電路數據，分析設計中遇到的問題和解決方法及設計心得體會；</p><p><b>　　6、答辯0.5天。</b></p><p>　　指導教師簽字 年 月 日</p&g

8、t;<p>　　課程設計（大作業(yè)）成績</p><p>　　學號： 姓名： 指導教師： </p><p><b>　　課程設計題目：</b></p><p>　　數字鐘電路的設計與仿真</p><p><b>　　總結：</b></p><p>

9、　　經過一周的實訓，我完成了數字鐘電路的設計與仿真。</p><p>　　通過此次課程設計，我學會了很多書本上沒有的，積累了很多實際操作的經驗，熟練掌握了數字電路的知識和有關器件的工作原理及其具體的使用方法。當然，在此次設計中也遇到了很多的問題。比如，仿真完后，數碼顯示器不會顯示數字，不會整點報時。經過仔細檢查和同學的幫助下，發(fā)現(xiàn)連線不仔細，連錯了許多，電阻的阻值沒有改等等，幸運的是問題最終都解決了。其實這些都是

10、小的而且也是最容易被忽略的問題，但就是這些問題使整個電路不能仿真。仿真軟件是英文版的，使操作起來很吃力，因此在畫仿真圖時覺得較很大。但是通過這次數字鐘的仿真，我漸漸熟悉了仿真軟件，能夠較熟練的使用仿真軟件。</p><p>　　總之，這次設計收獲很多，提高了自己的動手能力，而且明白了不管做什么事我們都必須仔細、仔細再仔細，這樣才不會出現(xiàn)大的錯誤。</p><p><b>　　指導

11、教師評語：</b></p><p><b>　　成績：</b></p><p>　　時間：指導教師簽名：</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、設計目的1</b></p><p>

12、　　二、設計要求和設計指標1</p><p><b>　　三、設計內容1</b></p><p>　　3.1、數字鐘電路工作原理1</p><p>　　3.1.1總體設計2</p><p>　　3.2 模塊設計3</p><p>　　3.2.1 秒脈沖電路3</p>&l

13、t;p>　　3.2.2 分頻器3</p><p>　　3.2.3  校時電路4</p><p>　　3.2.4 秒計數器4</p><p>　　3.2.5 分計數器電路5</p><p>　　3.2.6時計數器電路5</p><p>　　3.2.7譯碼器電路6</p><

14、p>　　3.2.8 整點報時電路6</p><p>　　3.2.9數字鐘基本電路的設計7</p><p>　　3.3 仿真結果及分析7</p><p>　　3.3.1 仿真結果7</p><p>　　3.3.2 分析8</p><p>　　四、本設計改進建議8</p><p>

15、<b>　　五、 總結8</b></p><p>　　六、主要參考文獻9</p><p><b>　　七、 附錄9</b></p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　數字鐘是一種用數字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的

16、準確性和直觀性，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。 數字鐘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。 </p><p>　　目的：1.理解和熟悉掌握《數字電子技術》。</p><p>　　2.掌握數字鐘的工作原理,從而學會制作數字鐘。</p><p>　　3.掌握基本邏輯門電路、譯碼器

17、、數據分配器、數據選擇器、數值比較器、</p><p>　　觸發(fā)器、計數器、鎖存器、555定時器等常用數字電路的綜合設計方法。</p><p>　　4.熟悉用Proteus軟件進行數字電路仿真設計的方法。</p><p>　　二、設計要求和設計指標</p><p>　　1.具有“秒”、“分”、“時”計時和顯示功能。小時按24小時計時制計時。&

18、lt;/p><p>　　2.具有整點報時功能，在59 min 51 s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報時信號，在59 min 59s時發(fā)出1kHz的高音報時信號，聲響時間持續(xù)1s。</p><p><b>　　3.有校時電路。</b></p><p>　　(1)首次使用數字鐘，或當數字鐘計時出現(xiàn)誤差時，能夠對時間進行校正。要求能對時和分分別進行校對。&

19、lt;/p><p>　　(2)小時校正時不影響分、秒的正常計數，在分校正時不影響秒和小時的正常計數。</p><p><b>　　三、設計內容</b></p><p>　　3.1、數字鐘電路工作原理</p><p>　　數字電子鐘由信號發(fā)生器、“秒、分、時”計數器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號產生器是

20、整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用555定時器構成的多諧振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒脈沖信號送入“秒計數器”，該計數器采用60進制計數器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數器”的時鐘脈沖。</p><p>　　“分計數器”也采用60進制計數器，每累計60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數器”。“時計數器”采用24進制計數器，可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯

21、示電路將“時、分、秒”計數器的輸出狀態(tài)經七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點報時電路是根據計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數字進行校對調整。</p><p><b>　　3.1.1總體設計</b></p><p>　　其數字電子鐘系統(tǒng)框圖如下: </p><

22、;p>　　圖1 數字電子鐘系統(tǒng)框圖 </p><p><b>　　3.2 模塊設計</b></p><p>　　3.2.1 秒脈沖電路</p><p>　　秒信號產生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用555定時器構成的多諧振蕩器加分頻器來實現(xiàn)，將標準秒脈沖信號送入“秒計數器”。</p>&l

23、t;p><b>　　圖2 秒脈沖電路</b></p><p><b>　　3.2.2 分頻器</b></p><p>　　計時是1HZ的脈沖才是1S計一次數，分頻器將高頻方波信號經分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數器進行計數。用三個十進制計數器74LS90串聯(lián)而成分頻器，因每片為1／10分頻，3片級聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號，即第1片的Q0

24、端輸出頻率為500HZ，第2片的Q3端輸出為10Hz，第3片的Q3端輸出為1Hz。</p><p><b>　　圖3分頻器</b></p><p>　　3.2.3  校時電路</p><p>　　剛接通電源或走時不準時，都需要進行時間校準。校時的具體設計方法是：用一個單刀開關切換計數功能與校時功能，另一端接計數器的脈沖輸入端，開關擲下

25、是就可以校時，打便是計時。</p><p><b>　　圖4校時電路</b></p><p>　　3.2.4 秒計數器</p><p>　　“秒計數器”，該計數器采用60進制計數器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數器”的時鐘脈沖。</p><p><b>　　圖5秒計數器</b&g

26、t;</p><p>　　3.2.5 分計數器電路</p><p>　　“分計數器”也采用60進制計數器，每累計60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數器”。</p><p><b>　　圖6分計數器電路</b></p><p>　　3.2.6時計數器電路</p><p>　　“時計

27、數器”采用24進制計數器，可以實現(xiàn)一天24h的累計。</p><p><b>　　圖7 時計數器電路</b></p><p>　　3.2.7譯碼器電路</p><p>　　譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時”計數器的輸出代碼進行翻譯，變成相應的數字。若將“秒”、“分”、“時”計數器的每位輸出分別接到相應七段譯碼器的輸入端，便可進行不同數字的

28、顯示。</p><p><b>　　圖8譯碼器電路</b></p><p>　　3.2.8 整點報時電路</p><p>　　電路應在整點前10秒鐘內開始整點報時，即當時間在59 min 51 s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報時信號，在59 min 59 s時發(fā)出1kHz的高音報時信號，聲響時間持續(xù)1s。當時間在59分50秒到59分59秒期間時，

29、分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數器十位的QＣ和QＡ 、個位的QＤ和QＡ及秒計數器十位的QＣ和QＡ相與，從而產生報時控制信號。</p><p><b>　　圖9整點報時電路</b></p><p>　　3.2.9數字鐘基本電路的設計</p><p><b>　　圖10總電路</b></

30、p><p>　　3.3 仿真結果及分析</p><p>　　3.3.1 仿真結果</p><p><b>　　圖11 仿真效果</b></p><p><b>　　3.3.2 分析</b></p><p>　　整個仿真完成后，發(fā)現(xiàn)因為不仔細，連線出現(xiàn)了一些小的錯誤，導致顯示器不能

31、顯示，修改后，則能顯示。仿真電路原件的布局很不合理，導致導線連接上有一定的不合理之處，顯得很亂。</p><p><b>　　四、本設計改進建議</b></p><p>　　在本次課程設計中，對于數字鐘基本電路的設計在仿真過程中各器件的布局，導線連接的方式需要整理，使整個仿真圖更加美觀；為了時間更加的準確，可以在秒計數器下增加一個校時電路。</p>&l

32、t;p><b>　　總結 </b></p><p>　　通過此次課程設計，我學會了很多書本上沒有的，積累了很多實際操作的經驗，熟練掌握了數字電路的知識和有關器件的工作原理及其具體的使用方法。當然，在此次設計中也遇到了很多的問題。比如，仿真完后，數碼顯示器不會顯示數字，不會整點報時。經過仔細檢查和同學的幫助下，發(fā)現(xiàn)連線不仔細，連錯了許多，電阻的阻值沒有改等等，不過幸運的是問題最終都解決了

33、。其實這些都是小的而且也是最容易被忽略的問題，但就是這些問題使整個電路不能仿真。仿真軟件是英文版的，使操作起來很吃力，因此在畫仿真圖時覺得較很大。但是通過這次數字鐘的仿真，我漸漸熟悉了仿真軟件，能夠較熟練的使用仿真軟件。</p><p>　　總之，這次設計收獲很多，不但提高了自己的動手能力，而且明白了不管做什么事我們都必須仔細、仔細再仔細，這樣才不會出現(xiàn)大的錯誤。以后應多動手，多實踐。從實踐中我們能發(fā)現(xiàn)很多問題，

34、而且學到書上所學習不到的知識。</p><p>　　六、主要參考文獻 </p><p>　　【1】數字電子技術基礎 閻石主編 第四版 清華大學出版社</p><p>　　【2】數字電子技術基礎 彭容修主編 華中理工大學出版社</p><p>　　【3】數字電路與邏輯設計 鄧元慶主編 電子工業(yè)出版社</p&g

35、t;<p>　　【4】數字電路與系統(tǒng) 韓振振主編 北京郵電大學出版社 </p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　表1元器件</b></p><p><b>　　各芯片引腳圖：</b></p><p>　　圖12 74LS92引

36、腳圖 圖13 74LS00引腳圖</p><p>　　圖14 74LS48 引腳圖 圖15 74LS90引腳圖 </p><p>　　圖16 74LS74引腳圖 圖17 74LS04引腳圖</p><