數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計

1、數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計一、設(shè)計題目設(shè)計一個多功能數(shù)字電子時鐘二、設(shè)計目的1了 解 數(shù) 字電 路 的 基本 組 成，認(rèn) 識 數(shù) 字 信 號 、邏 輯電 平 和邏 輯 關(guān) 系 。 2. 接 觸數(shù) 字 電 路 的 調(diào) 試 過 程 ，對 數(shù) 字 電 路達(dá) 到 一 個大 體 的 感性 認(rèn) 識。 3熟悉集成元器件的選擇和集成電路芯片的邏輯功能及使用方法。 4 掌握 數(shù) 字 鐘的 設(shè) 計 、組 裝 與 調(diào)試 方 法 。5熟悉仿真軟件的使用，掌握面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。三、技術(shù)指標(biāo)與要求1 準(zhǔn) 確 計 時 ， 數(shù) 字 形 式 顯 示 分 ， 秒 。2 分和 秒 為 60 進(jìn) 制 。 其中 分 和 秒的 十 位

2、要求 到 5，個 位 要 求到 9。 3能夠校正時間。4布局合理，置線美觀。四、設(shè)計與實踐內(nèi)容 器 件 ： 74161 4 片， 7448 4 片 ， NE555 1 片 ， 共陰 七段 數(shù) 碼 管 4 片， 7404 1 片 ， 7400 2 片 ， 0.01UF 電容 3 個 ， 15K 電 阻 1 個 ， 68K 電阻 1 個 ，10UF 電 容 1 個 ， 發(fā)光 二極 管 2 個 ， 3.3K 電 阻 2 個 。1 集成二進(jìn)制計數(shù)器 74LS16174LS161 是 4 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，除了有二進(jìn)制加法計數(shù)功能外，還具有異步 清零、同步并行置數(shù) 、保持等功能。 74LS161

3、的邏輯電路圖和引腳排列圖如圖 1 所示， CR是異步清零端，LD是預(yù)置數(shù)控制端，Do , D1 , D2, D3是預(yù)置數(shù)據(jù)輸人端，P和T是計數(shù)使能端，C是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)提供了方便。a)74LS6l的邏樹電路圖14 13 12 1110CR CP , Di D? Dj P GND16 15T74LSI61LDCPDoDi莊CR DiP匚嗎宀；%曲圖1 74LSI674LSI61 的邏輯電路圖和引腳圖(1 )異步清零功能當(dāng)CR = 0時，不管其他輸人端的狀態(tài)如何(包括時鐘信號CP), 4個觸發(fā)器的輸出全為零。(2)同步并行預(yù)置數(shù)功能在CR = 1的條件下，當(dāng)LD = 0

4、且有時鐘脈沖 CP的上升沿作用時，D3, D2 , Di, Do 輸入端的數(shù)據(jù)將分別被 Q3Qo所接收。由于置數(shù)操作必須有CP脈沖上升沿相配合，故稱為同步置數(shù)。(3 )保持功能在CR=LD = 1的條件下，當(dāng)T = P= 0時，不管有無CP脈沖作用，計數(shù)器都將保持原 有狀態(tài)不變(停止計數(shù))。(4)同步二進(jìn)制計數(shù)功能當(dāng)CR = LD = P = T = 1時，74LS161處于計數(shù)狀態(tài)，電路從 0000狀態(tài)開始，連續(xù)輸入 16個計數(shù)脈沖后，電路 將從1111狀態(tài)返回到0000狀態(tài)，狀態(tài)表見表 2。(5 )進(jìn)位輸出C當(dāng)計數(shù)控制端T= 1，且觸發(fā)器全為1時，進(jìn)位輸出為1，否則為零。表1 74LS16

5、1的功能表輸入輸出CP CK LDPTD,DiDoQ、 Qj Q】QoxOxxxxxxx0 0 0 01 lOxxdebadcbaxliOxxxxx保持x11x0xXXX保持W = 0)I11XXXX計數(shù)表2進(jìn)制同步加法計數(shù)器的狀態(tài)表輸入脈沖數(shù)Q；Q?QTQ3Q嚴(yán)Q；*1QS*11000000012000100103-00100011400110100501000101601010110701100111P 8011110009100010011010011010111010101112101111001311001101141101111015.111011111611110000內(nèi)容:1)

6、 根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計實驗電路圖。2) 將設(shè)計好的電路圖在仿真軟件上仿真。3) 仿真可以實現(xiàn)電路功能后，根據(jù)該電路圖在面包板上連 接好電路。4) 接好電路后，接上電源測試電路各個功能能否實現(xiàn)。若 不能實現(xiàn)，利用發(fā)光二極管檢查電路問題并修改直到電 路各功能實現(xiàn)。5) 電路可以正常實現(xiàn)各功能后，給指導(dǎo)老師評定分?jǐn)?shù)后， 將各器件放回實驗室，根據(jù)實際寫好實驗報告。本設(shè)計方案使用555多諧振蕩器來產(chǎn)生1HZ的信號。通過改變相應(yīng)的電阻電容值可使頻率微調(diào)，不必使用分頻器來對高頻信號進(jìn)行分頻使電路繁復(fù)。雖然此振蕩器沒有石英晶體穩(wěn)定度和精確性高， 由于設(shè)計方便，操作簡單，成為了設(shè) 計時的首選。數(shù)字式計時器一般由振蕩

7、器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾部分組 成。在本設(shè)計中555振蕩器及其相應(yīng)外部電路組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，由不同進(jìn) 制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。 秒信號送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，把累 計的結(jié)果以 分秒的數(shù)字顯示出來。 分秒顯示分別由六十進(jìn)制計數(shù)器、 譯碼器、顯示器構(gòu)成。其原理框圖如圖 1.1所示。分十位甘個位秒卜位?!00時脈沖杪分60迥剳訂敲閱60述曲訃竝貂秒It沖arm圖1.1五、設(shè)計電路原理圖及其分析1 .譯碼顯示電路6* U I-斗48N3U1SEVENa 4 a , - -vdHK- - - U- 一U2 1A:Ae-OBo GCo-OD ELT:9F：RBI7Cam-AB

8、 CDE FG2.譯碼顯示電路連接計數(shù)器o.A QAB Q|8e -QE0 -aQ ID該電路利用計數(shù)器的計數(shù)功能，并將輸出信號傳送到7448七段顯示 譯碼器譯碼后由七段顯示器顯示其計數(shù)功能。3.六十進(jìn)制計數(shù)器(顯示秒或分)3vcc*IENT EUP-RCOCLK HA 1B oe QC0 fc QD-CLR LOA U14Ag 740QK理C1LR -l D1ACLh-12-.1174161NENT眈0 ENPI I I b ii an b JCP U14 6 LD1Z4ii - d如圖，六十進(jìn)制電路，運用反饋置數(shù)法實現(xiàn)六進(jìn)制部分：QA和QB接與非門輸入，輸出接LD 十進(jìn)制部分：QA和QD接

9、與非門輸入，輸出接LD 六一十進(jìn)制之間：十進(jìn)制與非門輸出接CLK。4產(chǎn)生脈沖的555多諧振蕩電路圖L.R3R4555 TIMER I:二U2VCCRS-TRATEDOUT,16嚴(yán)C4THf?TRIEON - CUD 10hF該電路是根據(jù)NE555芯片多諧振蕩電 路產(chǎn)生時鐘脈沖的原理接成的，利用 555定時器組成的多諧振蕩器接通電源 后，電容C1被充電，當(dāng)電壓上升到一 定數(shù)值時里面集成的三極管導(dǎo)通，然后 通過電阻和三極管放電，不斷的充放電 從而產(chǎn)生一定周期的脈沖，通過改變電 路上器件的值可以微調(diào)脈沖周期。根據(jù) 公式t=(R1+R2)CIn2，選擇適當(dāng)?shù)碾娮?和電容，使得電路產(chǎn)生的時鐘脈沖的頻 率

10、為1Hz。則該電路就可以為計數(shù)器提 供合適的脈沖 10uF5.綜合電路圖凹汨型圏更走H74CCMU16AAICCEFGA ilA i at C M D DDOE LT OF RIIDCtaJ4rU11A74D0N74CCMWttc魔 n imM LT Off HR DCVI$a:H SE-COM.K：l：TONa- 1 7 ? 2 力U15.A74CON-4.Msir血nH1ECflTtfim六、心得體會在調(diào)試時，應(yīng)分階段連接調(diào)試，一步一步地進(jìn)行。例如，先連接好個位的十進(jìn)制計數(shù)器，電路工作正確后，再接十位的計數(shù)器。兩者都正常后，再將60進(jìn)制計數(shù)器連接起來。采用這種步步為營的接線和調(diào)試方法（稱為自下而上），能 較容易地發(fā)現(xiàn)問題并排除故障