數(shù)電課程設(shè)計(jì)--數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課 程 名 稱 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) </p><p>　　院 部 名 稱 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 </p><

2、;p>　　姓 名 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的2</b></p><p>

3、　　2.設(shè)計(jì)功能要求2</p><p><b>　　3.電路設(shè)計(jì)2</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)方案2</b></p><p>　　3.2單元電路的設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.2.1 秒脈沖3</p><p>　　3.2.2 分秒計(jì)時(shí)器6&l

4、t;/p><p>　　3.2.3 時(shí)計(jì)數(shù)器7</p><p>　　3.2.4 校準(zhǔn)模塊7</p><p>　　3.2.5 譯碼與顯示電路8</p><p>　　3.2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)10</p><p><b>　　4.實(shí)驗(yàn)心得10</b></p><p><b&g

5、t;　　5.元件清單10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　※掌握組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測試方法；</p><p>　　※進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所

6、學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力；</p><p>　　※提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力；</p><p>　　※培養(yǎng)書寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　?。?）準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。</p><p>　?。?/p>

7、2）小時(shí)計(jì)時(shí)采用24進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式，分、秒采用60進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式。</p><p>　?。?）具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分、秒的功能。 </p><p>　?。?）添加整點(diǎn)報(bào)時(shí)。</p><p><b>　　3.電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)方案</b></p><

8、;p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先建立了一個(gè)多功能 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖，框圖如圖所示。</p><p>　　由圖可知電路的工作原理是：數(shù)字時(shí)鐘電路由秒脈沖發(fā)生器、兩個(gè)60進(jìn)制分秒計(jì)數(shù)器、一個(gè)24進(jìn)制小時(shí)計(jì)數(shù)器以及6個(gè)數(shù)字顯示器還有校正電路組成。秒脈沖計(jì)數(shù)器60后向分計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位并且小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“24翻1”的規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)電路進(jìn)

9、行校時(shí)、校分、校秒。</p><p>　　3.2單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對各個(gè)單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。主體電路部分的電路

10、主要由振蕩電路、計(jì)數(shù)電路、顯示電路以及校時(shí)電路四大部分組成。下面將對各部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　3.2.1秒脈沖：</b></p><p>　　秒脈沖由555計(jì)時(shí)器組成的振蕩電路，555振蕩器的參數(shù)確定：T=0.7(R1+R2)C=1s， f=1/t=1HZ， ，， ，</p><p>　　脈沖形成的電路圖如下：</

11、p><p><b>　　仿真的結(jié)果如圖：</b></p><p>　　從圖中可知：秒脈沖的周期約為1s，符合作為電子鐘的要求。</p><p>　　秒脈沖中用到555計(jì)時(shí)器：</p><p><b>　　1地gnd</b></p><p><b>　　2觸發(fā)tri<

12、;/b></p><p><b>　　3輸出out</b></p><p><b>　　4復(fù)位rst</b></p><p><b>　　5控制電壓con</b></p><p><b>　　6門限閾值thr</b></p><p

13、><b>　　7放電端dis</b></p><p><b>　　8電源電壓vcc</b></p><p>　　接通電源后，電源VCC 通過R7 和R3 對電容C 充電，當(dāng)Uc<1/3VDD 時(shí)，振蕩器輸出</p><p>　　Vo=1，放電管截止。當(dāng)Uc 充電到≥2/3VDD 后，振蕩器輸出Vo 翻轉(zhuǎn)成0，此

14、時(shí)放電管導(dǎo)通，</p><p>　　使放電端(DIS)接地，電容C 通過R3 對地放電，使Uc 下降。當(dāng)Uc 下降到≤1/3VDD 后，</p><p>　　振蕩器輸出Vo 又翻轉(zhuǎn)成1，此時(shí)放電管又截止，使放電端(DIS)不接地，電源VDD 通過R7</p><p>　　和R3 又對電容C 充電，又使Uc 從1/3VDD 上升到2/3VDD,觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周

15、而</p><p>　　復(fù)始，從而在輸出端Vo 得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形。脈沖寬度TL≈0.7R3C，由電容C</p><p>　　放電時(shí)間決定；TH=0.7(R7+R3)C，由電容C 充電時(shí)間決定，脈沖周期T≈TH+TL。</p><p><b>　　555原理圖：</b></p><p>　　555定時(shí)器的功能表：

16、</p><p>　　3.2.2分秒計(jì)數(shù)器：</p><p>　　4518bd功能表：</p><p>　　BD4518 4腳 bcd8421/10進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器,IC是一個(gè)封裝中含有一個(gè)bcd8421/10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其功能引腳分別為3-6,1 2 7.該計(jì)數(shù)器是單路系統(tǒng)脈沖輸入（1腳）4路bcd碼信號(hào)輸出,（3-6腳）BD4518有一個(gè)時(shí)鐘輸入端CP,若用時(shí)鐘

17、上升沿觸發(fā),信號(hào)由CP輸入,BN MR也保持低電平（0）,只有滿足了這些條件時(shí),電路才會(huì)處于計(jì)數(shù)狀態(tài).</p><p>　　用兩片4518bd構(gòu)成60進(jìn)制數(shù)，U1A的時(shí)鐘由秒脈沖提供，每一個(gè)上升沿到來的時(shí)候，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)U1A的A1 D1都為1（1001=9）的時(shí)候，通過一個(gè)與非門到U4A的時(shí)鐘，因?yàn)槭桥c非門，所以延遲了一個(gè)周期，剛好是十進(jìn)制，U4A加1。當(dāng) U4A的B1 C1都為1（0110=6）的時(shí)候，接一

18、個(gè)與門到U4A的復(fù)位端，使U4A復(fù)位，并接到U3A的時(shí)鐘，使U3A加1，就構(gòu)成了秒到分得進(jìn)位。分的60進(jìn)制與秒一樣。</p><p>　　3.2.3時(shí)計(jì)數(shù)器：</p><p>　　用兩片4518bd構(gòu)成24進(jìn)制，當(dāng)U23A的A1 D1都為1（1001=9）的時(shí)候，通過一個(gè)與非門到U24A的時(shí)鐘，因?yàn)槭桥c非門，所以延遲了一個(gè)周期，剛好是十進(jìn)制，U24A加1。當(dāng)U24出現(xiàn)2（0010），U23

19、出現(xiàn)4（0100）時(shí)，用一個(gè)兩輸入的與門，連到兩個(gè)芯片的復(fù)位端，使他們清零，從而構(gòu)成24進(jìn)制。</p><p>　　3.2.4校準(zhǔn)模塊：</p><p>　　“秒”校時(shí)采用等待校時(shí)法。正常工作時(shí)，將開關(guān)S1撥向VDD位置，不影響與門G1傳送秒計(jì)數(shù)信號(hào)。進(jìn)行校對時(shí)，將S1撥向接地位置，封閉與門G1，暫停秒計(jì)時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一到，立即將S1撥回VDD位置，開放與門G1?！胺帧焙汀皶r(shí)”校時(shí)采用加速校

20、時(shí)法。正常工作時(shí)，S2和S3接地，封閉與門G3或G5，不影響或門G2或G4傳送秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖。進(jìn)行校對時(shí)，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器，讓“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器以秒節(jié)奏快速計(jì)數(shù)。待標(biāo)準(zhǔn)時(shí)、分一到，立即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號(hào)，開放或門G2、G4對秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖的傳送。</p><p>　　3.2.5譯碼與顯示電路:</p>

21、;<p><b>　　電路的工作原理:</b></p><p>　　譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)以表示編碼時(shí)所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二—十制譯碼器和BCD—7段譯碼器、顯示模塊用來顯示計(jì)時(shí)模塊輸出的結(jié)果。</p><p>　　譯碼器74LS48:</p><p>　

22、　譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS48，用74LS48把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。 74LS48

23、的管腳圖如圖16。在管腳圖中，管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平是起作用，作用分別為：</p><p>　　LT為燈測檢查，用LT可檢查七段顯示器個(gè)字段是否能正常被點(diǎn)燃。</p><p>　　BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。</p><p>　　RBI是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO是共用輸出端，RBO稱為滅零輸出端，可以配合滅零輸出

24、端RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器74LS248，CD4511。</p><p>　　顯示器SM421050N:</p><p>　　在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。SM421050N的管腳功能圖。</p><p>　　3.2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)：</p><p>　　報(bào)時(shí)電路是

25、由一個(gè)與門連接到24進(jìn)制的時(shí)鐘還有秒脈沖，當(dāng)他們同時(shí)有效的時(shí)候輸出高電平，使三極管導(dǎo)通，是蜂鳴器發(fā)出聲音，起到整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。</p><p><b>　　4實(shí)驗(yàn)心得：</b></p><p>　　通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解，而且更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法

26、。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。</p><p>　　另外，我還漸漸熟悉了mutisim

27、這個(gè)仿真軟件的各個(gè)功能，讓我體會(huì)到了期中的樂趣，還在電腦制作文檔的過程中，使我對辦公軟件有了更進(jìn)一步的了解和掌握。</p><p><b>　　5元件清單：</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社.</p>

28、<p>　　2. 模擬電子技術(shù)（修訂版） 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社</p><p>　　3. 模擬電子技術(shù)教程 電子工業(yè)出版社</p><p><b>　　電路全圖：</b></p><p><b>　　秒脈沖：</b></p><p><b>　　實(shí)物圖：&