數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告綜述

1、吉林建筑大學(xué)電氣與電子信息工程學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：數(shù)子鐘的電路設(shè)計專業(yè)班級：電氣112班學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計時間：2013.06.17 - 2013.06.28教師評語：成績評閱教師日期數(shù)字鐘的電路設(shè)計報告一、設(shè)計任務(wù)及要求 通過對數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，讓同學(xué)掌握數(shù)字電子技術(shù)課程的 基本理論以及方法， 加深學(xué)生對理論知識的理解， 同時積極有效的提高了學(xué)生的 動手能力，獨(dú)立思考和解決問題的能力，創(chuàng)新思維能力、協(xié)調(diào)能力，以及團(tuán)結(jié)合 作、互幫互助的優(yōu)良傳統(tǒng)。 為了充分體現(xiàn)這些精神和能力， 所以讓同學(xué)獨(dú)立自主 的制造一個數(shù)字時鐘，故，對同學(xué)設(shè)計的數(shù)字時鐘進(jìn)行如下要求：時鐘

2、顯示功能，能夠以十進(jìn)制顯示“時” ，“分”，“秒”。二、設(shè)計的作用、目的（1）在同學(xué)掌握數(shù)字電子技術(shù)課程的基本理論以及方法的基礎(chǔ)上，加深 學(xué)生對理論知識的理解， 同時積極有效的提高了學(xué)生的動手能力， 獨(dú)立思考和解 決問題的能力， 創(chuàng)新思維能力、 協(xié)調(diào)能力，以及團(tuán)結(jié)合作、 互幫互助的優(yōu)良傳統(tǒng)。（2）掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、測試方法； 進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識， 提高運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題 的能力。（ 3） . 熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包 板結(jié)構(gòu)及其接線方法， 了解數(shù)字鐘的組成及工作原理， 熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計與制作。（

3、 4） . 通過對數(shù)字時鐘原理的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)同學(xué)們的理論知識以及思維能力。此 次實(shí)驗(yàn)設(shè)計不單是理論的實(shí)現(xiàn)， 相反的， 更多的在于操作能力的鍛煉。 通過對數(shù) 字時鐘的實(shí)踐操作，讓同學(xué)們從中收獲甚多。5） . 掌握數(shù)字鐘的設(shè)計、調(diào)試方法。三、設(shè)計過程1.方案設(shè)計與論證數(shù)字鐘的邏輯結(jié)構(gòu)主要包括有六十進(jìn)制計數(shù)器、二十四進(jìn)制計數(shù)器（其中包括六十進(jìn)制計數(shù)器和二十四進(jìn)制計數(shù)器均由十進(jìn)制計數(shù)器74LS160接成）、動態(tài)顯示譯碼器、LED數(shù)碼管顯示環(huán)節(jié)、555定時器（可以提供一個比 較精確的1Hz的時鐘脈沖），時間設(shè)置環(huán)節(jié)可以提供時間的初始設(shè)置，動態(tài)顯示譯碼器提供將BCD弋碼（即8421碼）譯成數(shù)碼顯示管所需要的

4、驅(qū)動信號，使 LED數(shù)碼管用十進(jìn)制數(shù)字顯示出 BCD弋碼所表示的數(shù)值。數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖:圖1：數(shù)字電子時鐘系統(tǒng)框圖2. 單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和元器件的選擇(1) 555 定時器的設(shè)計555 定時器是一種多用途的數(shù)字 模擬混合集成電路， 利用它能極方便地 構(gòu)成施密斯觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以 555 定時器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域 中都得到了應(yīng)用。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

5、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，但是由于與實(shí)驗(yàn)中使用的 555 芯片產(chǎn)生的脈沖相比較， 利用晶振產(chǎn)生 的脈沖信號更加的穩(wěn)定， 通過電壓表的測量能很好的觀察到這一點(diǎn)， 同時在顯示 上能夠更加接進(jìn)預(yù)定的值，受外界環(huán)境的干擾較少，一定程度上優(yōu)于使用555芯片產(chǎn)生信號方式。 最終我們選擇了 555 定時器作為秒脈沖發(fā)生器。 在 555 定時 器的外部接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙菰?gòu)成多諧振蕩器， 再選擇元件參數(shù)使其發(fā)出標(biāo) 準(zhǔn)秒信號。555定時器的功能主要由上、下兩個比較器C 1、C 2的工作狀況決定。 若復(fù)位端RD加低電平或接地,可使電路強(qiáng)制復(fù)位,不管555電路原處于什么狀 態(tài)，

6、均可使它的輸出Q為“ 0”電平。只要在555定時器電路外部配上兩個電阻及 兩個電容元件 , 并將某些引腳相連 , 就可方便地構(gòu)成多諧振蕩器。555 是數(shù)字鐘脈沖產(chǎn)生的核心部分。為了保證脈沖的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性， R1 和R2采用可調(diào)電阻，經(jīng)過不斷的調(diào)試，R1的阻值大約在15K左右，R2的電阻大 約在68K左右，電容C大小為10uF,經(jīng)過多次調(diào)試后可以得到頻率為 1Hz的秒 脈沖，并將其作為整個多功能數(shù)字鐘的脈沖源，作為計數(shù)器計數(shù)等功能之用R1=R2T=(R1+2R2)Cln2=1Ri=1/( 3CIn2)n =48knRi2kG+ 5V(2) .計數(shù)器的設(shè)計計數(shù)器是一種計算輸入脈沖的時序邏輯網(wǎng)絡(luò)，

7、被計數(shù)的輸入信號就是時序網(wǎng) 絡(luò)的時鐘脈沖，它不僅可以計數(shù)而且還可以用來完成其他特定的邏輯功能，如測量、定時控制、數(shù)字運(yùn)算等等。首先是由555定時器給秒個位計數(shù)器一個1Hz的脈沖，秒信號經(jīng)秒計數(shù)器. 分計數(shù)器時計數(shù)器之后，分別得到“秒”個位十位，“分”個位十位，以及“時” 個位十位輸出信號，然后送至顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字顯示時 分.秒的要求?！懊搿焙汀胺钟嫈?shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，二“時”計數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制。采用十進(jìn) 制計數(shù)器74LS160來實(shí)現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。數(shù)字鐘的計數(shù)電路是用兩個 六十進(jìn)制計數(shù)電路和“ 12翻1”計數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字鐘的計數(shù)電路的設(shè)計可以 用反饋清零法。當(dāng)計數(shù)器正常計數(shù)

8、時，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖到來時， 反饋信號將計數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計數(shù)器 從00, 01, 02，59計數(shù)時，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?60個秒脈沖到來 時，反饋信號隨即將計數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為 60的循環(huán)計數(shù)。1).六十進(jìn)制加法計數(shù)器。采用 74LS160組成六十進(jìn)制加法計數(shù)器，可利用74LS160異步清零端通過反饋歸零來實(shí)現(xiàn)。六十進(jìn)制加法計數(shù)器2).二十四進(jìn)制加法計數(shù)器。由兩個 74LS160和74LS00四2輸入與非門組成二十四進(jìn)制“時”計數(shù)器。1574LS160EP74LS160EP10CLK15V二十四進(jìn)制加法計數(shù)器(3) 校時電路的設(shè)計校時

9、電路的作用是： 當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時， 校正時間。 校時是 數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時、分、秒等校時功能。為了使電 路簡單，在此設(shè)計中只進(jìn)行分和小時的校時。校時有“快校時”和“慢校時”兩 種，“快校時”是通過開關(guān)控制，使計數(shù)器對 1Hz校時脈沖計數(shù)。“慢校時”是用 手動產(chǎn)生單脈沖作校時脈沖。圖中 S1校分用的控制開關(guān)，S2(總圖)為校時用 的控制開關(guān)，它們的控制功能如表4所示，校時脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖, 當(dāng)S1或S2分別為“0”時可以進(jìn)行“快校時”。如果校時脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器 提供，則可以進(jìn)行“慢校時” 。四-2 輸入與非門 74LS00 集成邏輯門是數(shù)字

10、電路中應(yīng)用十分廣泛最基本的一種器件， 為了合理的使用 和充分利用其性能，必須對它的主要參數(shù)和邏輯功能進(jìn)行測試。 74LS00 與非門 的主要參數(shù)為：輸出高電平：指與非門有一個以上輸入端接地或接低電平時的輸出電平值。 輸出低電平：指與非門的所有輸入端均接高電平時的輸出電平值。 開門電平：指與非門輸出處于額定低電平時允許輸入高電平的最小值。 關(guān)門電平：指與非門輸出處于高電平狀態(tài)時允許輸入低電平的最大值。 電壓傳輸特性：是指門的輸出電壓隨輸入電壓而變化的曲線，由它可以得 到門電路的輸出高電平、輸出低電平、關(guān)門電平和開門電平等。低電平的輸出電源電流； 是指輸入所有端都懸空， 輸出端空載時， 電源提供

11、器件的電流。高電平輸出電源電流：是指輸出端空載， 每個門各有一個以上的輸入端接地， 電源提供給器件的電流。低電平輸入電流： 是指被測輸入端接地， 其余輸入端懸空時， 由被測輸入端 流出的電流值。高電平輸入電流： 指被測輸入端接高電平， 其余輸入端接地， 流入被測輸入 端的電流值。扇出系數(shù)：門電路能驅(qū)動同類門的個數(shù)， 它是衡量門電路負(fù)載能力的一個參 數(shù)， TTL 與非門有兩種不同性質(zhì)的負(fù)載， 即灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載， 因此有兩 種扇出系數(shù)。即低電平扇出系數(shù)和高電平扇出系數(shù)。(4) .譯碼和顯示電路的設(shè)計譯碼器是一個多輸入、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

12、態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出。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，存儲器尋址和組合控制信號等。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 74LS248, 74LS248輸入的8421BCD 碼ABCDt成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。本設(shè)計譯碼和顯示電路由74LS248和七段數(shù)碼管組成。六個 74LS248和六 個七段數(shù)碼管組成。七段數(shù)碼管，隨著秒計數(shù)脈沖不斷的輸入和計時的變化， 連 續(xù)的進(jìn)行時、分、秒計時顯示。顯示電路四、心得體會及建議通過此次的數(shù)字時鐘課程設(shè)計， 無疑的一點(diǎn)： 我

13、學(xué)到了很多。 早在大一的時 候我就在問自己我學(xué)電路分析究竟拿來干什么，學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)拿來干什 么，都埋頭苦干在書本上，一點(diǎn)興趣都沒有，一點(diǎn)趣味都沒有，以至于花了時間 在課本上，卻沒讓自己得到更多的收獲?？蛇@次不一樣了， 我對專業(yè)的興趣來了， 我對專業(yè)的熱情燃燒了， 此次的數(shù) 字時鐘課程設(shè)計就是我對專業(yè)熱情燃燒的導(dǎo)火線。通過此次的數(shù)字時鐘課程設(shè) 計，不僅讓我對專業(yè)重新了解， 也讓我在其中學(xué)到了很多， 從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐學(xué) 習(xí)，其理論、 實(shí)踐的完美結(jié)合更讓我知道了電子信息工程的本質(zhì)。 通過本次課程 設(shè)計, 我明白了一個道理 : 無論做什么事情 , 都必需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn) ,認(rèn)真, 善思的工作作 風(fēng).我這

14、畢業(yè)設(shè)計由于我采用的是數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的 , 所以電路較復(fù)雜 ,但是容易 理解. 每一部分我都能理解并且能有多種設(shè)計方法 .我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動手操作的能力，在各 種其它能力上也都有了提高。 更重要的是， 在實(shí)驗(yàn)課上， 我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的 方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的 學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管 有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像 中國提倡的艱苦奮斗一樣， 我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟， 會面對需 要面對的事情。最后在實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的各

15、相功能，都達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，并且很美觀。 沒有最好，只有更好。我相信通過這一次的課程設(shè)計之后，我以后會更加努力， 用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去面對一切?？朔щy，戰(zhàn)勝自我，超越自我。五、附錄（一）元器件明細(xì)表序號名稱型號參數(shù)數(shù)量備注1冋步十進(jìn)制計數(shù)器74LS1606片2四輸入與非門74133片5共陰極七段譯碼器74LS486片6LED七段數(shù)碼管7SEG-BCD6片82-四輸入與非門74LS202個9分頻器CD40601個11按鈕2個12電容30皮法2個電容0.01微法2個13電阻20兆歐姆2個電阻47千歐2個滑動變阻器2千歐1個15555定時器1個16彩色導(dǎo)線若干17鑷子1把18剪刀1把六、參考文獻(xiàn)1 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第五版北京 : 高等教育出版社 .20062 張克農(nóng) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京 : 高等教育出版社 .20033 趙淑范 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計北