數電課程設計(數字時鐘)

1、<p><b>　　本科生課程設計</b></p><p>　　題 目： 數字電子鐘設計 </p><p>　　課 程： 數字電子技術基礎 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班

2、 級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： &l

3、t;/p><p>　　完成日期： </p><p><b>　　總 目 錄</b></p><p><b>　　第一部分：任務書</b></p><p>　　第二部分：課程設計報告</p><p>　　第三部分： 設

4、計圖紙</p><p><b>　　第 一 部 分</b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　《數字電子技術基礎》課程設計任務

5、書</p><p><b>　　一、課程設計的目的</b></p><p>　　本課程是在學完《數字電子技術基礎》、《數字電子技術實驗》之后，集中一周時間，進行的復雜程度較高綜合性較強的設計課題的實踐環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下目的： </p><p>　　使學生進一步掌握數字電子技術的理論知識，培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問

6、題的能力； </p><p>　　使學生基本掌握常用電子電路的一般設計方法，提高電子電路的設計和實驗能力； </p><p>　　熟悉并學會選用電子元器件，為以后從事生產和科研工作打下一定的基礎。</p><p><b>　　二、課程設計的要求</b></p><p>　　必須獨立完成設計課題； </p>

7、<p><b>　　合理選用元器件； </b></p><p>　　按時完成設計任務并提交設計報告。 </p><p>　　三、設計題目及內容 </p><p><b>　　數字時鐘電路</b></p><p>　?。?）、具有“時”“分”的數字顯示時鐘；</p><

8、p>　?。?）、“秒”不作數字顯示，只使“時”和“分”之間“：”間隔閃亮；</p><p>　?。?）、具有校分和校時功能；</p><p>　　（4）、具有整點報時功能（59分50秒開始間歇報時）。</p><p><b>　　四、設計要求</b></p><p>　　用中小型規(guī)模集成電路設計出所要求的電路；&l

9、t;/p><p>　　在實驗箱上安裝、調試出所設計的電路。</p><p>　　在EDA編程實驗系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真。</p><p>　　寫出設計、調試、總結報告。</p><p><b>　　五、使用儀器設備</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源(±5V，±15V)；&

10、lt;/p><p><b>　　實驗電路箱；</b></p><p><b>　　低頻信號發(fā)生器；</b></p><p><b>　　示波器；</b></p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　1、“模擬電

11、子技術基礎”和“數字電子技術基礎”教材；</p><p>　　2、有關“電子技術課程設計指導書”；</p><p>　　3、“集成電路特性應用手冊”；</p><p>　　EDA技術使用教程；</p><p><b>　　其他。</b></p><p><b>　　第 二 部 分<

12、/b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b>

13、;</p><p><b>　　告</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設計任務及要求…………….………………………………………….….….（09）</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設計方案………………………………………….…………….（10）</

14、p><p>　　2.1 總體設計方案…………………………………………..………..……….….…（10）</p><p>　　2.2 方案特點…………………………………………………..………..…………..…（10）</p><p>　　3 控制電路設計…………………………………………...…………………（11）</p><p>　　3.1 控制

15、電路工作原理………………………………………..………..……………..（11）</p><p>　　3.2 器件選型…………………………………….………………………………..（11）</p><p>　　4 整點報時電路設計…………………………………………...……………（12）</p><p>　　4.1 整點報時電路工作原理………………………………………..……

16、…..………（12）</p><p>　　4.2器件選型…………………………………….………………………………..（12）</p><p>　　5 計數電路設計…………………………………………...…………………（13）</p><p>　　5.1 計數電路工作原理………………………………………..………..………（13）</p><p>　

17、　5.2 器件選型…………………………………….………………………………..（14）</p><p>　　6 系統(tǒng)總體電路設計……………………………………...…………………（15）</p><p>　　6.1 系統(tǒng)總體電路………………………………….. ………. ………..……………..（15）</p><p>　　6.2 電路說明…………………………………….

18、………………………………..（15）</p><p>　　7 電路調試………………………………………………...…………………（16）</p><p>　　7.1 計數電路調試及實驗結果分析…………………………………….…..….（16）</p><p>　　7.2 整點報時電路調試及實驗結果分析…………………………………….….（16）</p>&l

19、t;p>　　7.3 控制電路調試及實驗結果分析……………………………………….….….（16）</p><p>　　7.4 系統(tǒng)聯調及實驗結果分析………………………………………….….….（16）</p><p>　　8 改進意見及收獲體會…………………………………...…………………（17）</p><p>　　9 器件明細清單………………………………………

20、…...…………………（18）</p><p>　　參考文獻……………………………………….……………………………….（19）</p><p><b>　　1設計任務及要求</b></p><p>　　設計任務：數字時鐘電路</p><p>　　（1）、具有“時”“分”的數字顯示時鐘；</p><p&

21、gt;　?。?）、“秒”不作數字顯示，只使“時”和“分”之間“：”間隔閃亮；</p><p>　　（3）、具有校分和校時功能；</p><p>　　（4）、具有整點報時功能（59分50秒開始間歇報時）。</p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　?。?）用中小型規(guī)模集成電路設計出所要求的電路；&l

22、t;/p><p>　　（2）在實驗箱上安裝、調試出所設計的電路；</p><p>　　（3）寫出設計、調試、總結報告。</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體設計方案</b></p><p><b>　　2.1總體設計方案</b></p><p>　　數字時鐘實際上是一個對標準頻

23、率（1HZ）進行計數的計數電路。數字時鐘電路由顯示、譯碼、計數電路、脈沖電路、整點報時電路、手動校時校分電路和開機清零電路五部分組成。數字電子鐘的總體框圖如下圖所示：</p><p><b>　　2.2方案特點</b></p><p>　　當電子鐘開機時時、分、秒校零，數碼管顯示為0；脈沖電路產生脈沖信號，在信號的作用下，電子鐘開始計時，秒分均為六十進制，時為二十四進

24、制。秒閃爍六十秒產生的進位信號作為分的脈沖信號，分的進位信號作為時的脈沖信號；同時可以手動校時校分；當時間為59分50秒時，報時電路整點報時，報時電路的發(fā)光二極管每兩秒閃爍一次。</p><p><b>　　3控制電路設計</b></p><p>　　3.1控制電路工作原理</p><p>　　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

25、。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然后再進行人工出觸發(fā)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，校正好后，再轉入正常計時狀態(tài)即可。</p><p>　　下面是在MAX PLUSⅡ里設計的校時校分控制電路原理圖</p><p><b>　　3.2器件選型</b></p><p>　　需要兩片四2輸入與非門74LS0

26、0。</p><p>　　4 整點報時電路設計</p><p>　　4.1整點報時電路工作原理</p><p>　　當分達到59即十位顯示5，個位顯示為9時，秒從51起，響一秒停一秒，奇數響，偶數停，前四聲較小，最后一聲較大（用不同方波脈沖驅動）。與門1取出59分信號，與門2取出51~59秒信號，奇數秒時出高電平，偶數秒出低電平，與門3將奇數秒時輸出的低電平送至74

27、153數據選擇器的地址端A1，1KHZ信號送至數據選擇器的D1，經D觸發(fā)器分頻后的250HZ信號送至D0，與門4到59秒時輸出高電平送至A0。當A1A0=00時，選通D0，用250HZ的信號驅動喇叭；當A1A0=01時，選通D1，用1KHZ的信號驅動喇叭；其他情況下喇叭不響。</p><p>　　下面是在MAX PLUSⅡ里設計的整點報時電路設計圖</p><p><b>　　4

28、.2器件選型 </b></p><p>　　一片74LS04，六片74LS160，一片74LS74。</p><p><b>　　5 計數電路設計</b></p><p>　　5.1計數電路工作原理</p><p>　　秒脈沖信號經過6級計數器，分別得到“秒”個位、十位，“分”個位、十位及“時”個位、十位的計

29、時?！懊搿薄ⅰ胺帧庇嫈禐?0進制，小時為24進制。</p><p>　　（1）60進制計數：“秒”計數器電路和“分”計數器電路都是60進制，采用整體置數方式。首先將兩片74160接成百進制計數器。然后將電路的59狀態(tài)譯碼產生置數端為0的信號，同時加到兩片74160上，在下個計數脈沖（第60個輸入脈沖）到達時，將0000同時置入兩片74160中，從而得到六十進制計數器。進位信號直接有與非門的輸出端引出。 </

30、p><p><b>　　“秒”計數器電路：</b></p><p><b>　　“分”計數器電路：</b></p><p>　?。?）24進制計數：“時”計數器電路是二十四進制，采用整體置零的接法。首先將兩片74160連成一個一百進制計數器。當計數器從全0狀態(tài)開始計數，計入24個脈沖時，經與非門譯碼產生低電平信號立刻將兩片74

31、160同時置零，于是便得到了二十四進制計數器。</p><p><b>　　“時”計數器電路：</b></p><p>　　下面是在MAX PLUSⅡ里設計的時分秒電路原理圖</p><p><b>　　5.2器件選型</b></p><p>　　需要六片74LS160，一片74LS20，一片74L

32、S00。</p><p><b>　　6系統(tǒng)總體電路設計</b></p><p><b>　　6.1系統(tǒng)總體電路</b></p><p><b>　　6.2 電路說明</b></p><p>　　整個數字鐘由時間計數電路、整點報時電路、校時校分電路組成。</p>

33、<p>　　產生1Hz的秒脈沖，將秒脈沖信號送人發(fā)光二極管和“秒”計數器電路。</p><p>　　以校正電路代替時間計數電路中的時、分、秒之間的進位，當校時電路處于正常輸入信號時，時間計數電路正常計時，但當分校正時，其不會產生向時進位，而分與時的校位是分開的，而校正電路也是一個獨立的電路。</p><p><b>　　7電路調試 </b></p&

34、gt;<p>　　7.1 計數電路調試及實驗結果分析</p><p>　　將1秒信號分別送人“時”、“分”計數器，檢查各級計數器的工作情況。</p><p>　　7.2 整點報時電路調試及實驗分析結果</p><p>　　接入一個較高頻率的脈沖，讓“分”快速跳至59，觀察用來報時的發(fā)光二極管是否每隔兩秒閃一下。</p><p>

35、　　7.3控制電路調試及實驗結果分析</p><p>　　閉合開關K1對“分”進行校時，閉合開關K2對“時”進行校時。剛開始，閉合開關K1或K2中的任何一個都對“分”和“時”同時校時，后來我們又加了一個電阻使?！皶r”電路和?！胺帧彪娐吠耆毩?，得到了滿足要求的校時電路。</p><p>　　7.4 系統(tǒng)聯調及實驗結果分析</p><p>　　在實驗箱上組裝電子鐘，注

36、意器件管腳的連接一定要準確，“懸空端”、“清零端”、“置1端”要正確處理。當所有器件調試正常以后，觀察電子鐘是否準確正常工作。結果表明得到了滿足要求的數字鐘。</p><p>　　8改進意見及收獲體會</p><p>　　通過這一周的課程設計實習，我學會了許多在平時的課堂與實驗中學不到的知識。我了解到課程設計不同于普通的實驗，只是根據給定的電路圖連接電路，而需要我們自己思考設計電路，然后再

37、動手連接，是真真正正的理論聯系實際。雖然我抽中了相對比較繁瑣的數字時鐘電路的硬件設計，花費了比軟件設計更多的時間與精力去完成，但這大大提高了我的動手實踐能力。</p><p>　　第一天上午接受任務之后，我們下午便開始查閱資料，設計電路，構思實驗。然而這個電路繁瑣復雜，我們忙了很久卻仍毫無頭緒。好不容易在我們幾個人齊心協力、拼拼湊湊之下，設計出了電路，但卻始終無法調試成功。后來是指導老師提醒我們對于這種復雜繁瑣的

38、電路，應該把每一部分分開來設計，逐一調試成功后再連接成總電路。因此，我們每設計成功一小部分電路，再把硬件按照電路連接起來，并檢測它的準確性后再進行下一步電路的設計。在連電路的時候，我與我的搭檔分工協作，她負責查詢電路與管腳號，我負責連接線路。由于電路很復雜，電路線重重交叉，看得我們眼花繚亂。因此我們打起了十二萬分的精神仔細地連接線路，唯恐出現一點差錯，從而導致功虧一簣。盡管如此，我們卻還是出了差錯，不得不中途拆了重來。到最后電路終于連接

39、成功，并且沒有錯誤時，我們感到很有成就感。</p><p>　　相信在今后的課程設計中我們一定能做的更好！</p><p><b>　　9器件明細清單</b></p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 閻石主編．數字電子技術基礎（第四版）．北京：高教出版社， 2