數(shù)字電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

1、 本科生課程設(shè)計(jì)題 目： 數(shù)字時(shí)鐘電路 課 程： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級： 電氣0902 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011.6.16 總 目 錄第一部分：任務(wù)書 第二部分：課程設(shè)計(jì)報(bào)告第三部分：設(shè)計(jì)圖紙第 一 部 分任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的目的 本課程是在學(xué)完數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)之后，集中一周時(shí)間，進(jìn)行的復(fù)雜程度較高、綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達(dá)到以下目的： 1. 使學(xué)生進(jìn)一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問題、解決問題的能力； 2. 使學(xué)生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提

2、高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?3. 熟悉并學(xué)會選用電子元器件，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)的要求1. 設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮實(shí)用、經(jīng)濟(jì)并滿足性能指標(biāo)要求；2. 必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì)課題； 3. 合理選用元器件； 4. 按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)并提交設(shè)計(jì)報(bào)告。 三、設(shè)計(jì)題目及內(nèi)容數(shù)字時(shí)鐘電路（1）、具有“時(shí)”“分”的數(shù)字顯示時(shí)鐘； （2）、“秒”不作數(shù)字顯示，只使“時(shí)”和“分”之間“：”間隔閃亮；（3）、具有校分和校時(shí)功能；（4）、具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能（59分50秒開始間歇報(bào)時(shí)）。 四、設(shè)計(jì)要求1、 用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)出所要求的電路；2、 在實(shí)驗(yàn)箱上安裝、調(diào)試出所設(shè)計(jì)的電路。3、 在ed

3、a編程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真。4、 寫出設(shè)計(jì)、調(diào)試、總結(jié)報(bào)告。五、使用儀器設(shè)備1、 穩(wěn)壓電源(5v，15v)；2、 實(shí)驗(yàn)電路箱；3、 低頻信號發(fā)生器；4、 示波器5、 pc機(jī)（裝有max+plusii軟件）；6、 gw48 eda編程系統(tǒng)等。六、參考文獻(xiàn)1、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”教材；2、有關(guān)“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書”；3、“集成電路特性應(yīng)用手冊”；4、其他。第 二 部 分課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.（9）1）設(shè)計(jì)任務(wù)及要求. .（9）2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案.（10）1）總體設(shè)計(jì)方案.（10）2）方案特點(diǎn).（10）3 控制電路設(shè)計(jì).(11）1）控制電路工作

4、原理. .(11)2）控制電路設(shè)計(jì)原理. .（11）3）控制電路圖.（11）4 “分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì).（12）1）“分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理.(12）2 )“分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)作原理.(12）“分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路.(13）5 “時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì).（14） 1) “時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理.（14）2）“時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)原理.（14）3) “時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路.(15）6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì).（16）1）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路工作原理.（16）2）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)原理.（16）3）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路.（17）7 系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì).（18） 1) 系統(tǒng)總體電路

5、說明.（18）2) 系統(tǒng)總體電路.（19）8 改進(jìn)意見及收獲體會.（20）9 器件明細(xì)清單.（21） 10參考文獻(xiàn).（21）1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求： 設(shè)計(jì)的電子鐘所具有的技術(shù)指標(biāo)：（1）、具有“時(shí)”“分”的數(shù)字顯示時(shí)鐘； （2）、“秒”不作數(shù)字顯示，只使“時(shí)”和“分”之間“：”間隔閃亮；（3）、具有校分和校時(shí)功能；（4）、具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能（59分50秒開始間歇報(bào)時(shí)）。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)方案數(shù)字電子鐘的總體框圖如下圖所示，它由顯示、譯碼、計(jì)數(shù)電路、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路五部分組成。顯示、譯碼、計(jì)數(shù)電路是完成電子鐘的基本鐘表顯示，進(jìn)位功能。脈沖電路是產(chǎn)生1hz的秒脈沖。整

6、點(diǎn)報(bào)時(shí)和手動(dòng)校正也是電子表的基本功能。分計(jì)數(shù)秒計(jì)數(shù)時(shí)顯示器分顯示器時(shí)譯碼器分譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路秒脈沖1s整點(diǎn)報(bào)時(shí)發(fā)光二極管2.2方案特點(diǎn)電路主要實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能：計(jì)數(shù)功能，時(shí)、分由四個(gè)七段數(shù)碼管顯示，秒由發(fā)光二極管顯示，秒、分均為六十進(jìn)制，時(shí)為二十四進(jìn)制；整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，59分50秒后，每個(gè)奇數(shù)秒發(fā)光二極管都會亮，顯示整點(diǎn)報(bào)時(shí)；同時(shí)有校時(shí)校分功能。3控制電路設(shè)計(jì)3.1控制電路工作原理當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)

7、時(shí)狀態(tài)即可。3.2控制電路設(shè)計(jì)原理3.3控制電路4 “分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)4.1“分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理為了接成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，首先將兩片74ls160接成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后將電路的59狀態(tài)譯碼產(chǎn)生ld=0的信號，同時(shí)加到兩片74ls160上，在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（第60個(gè)輸入脈沖）到達(dá)時(shí)，將0000同時(shí)置入兩片74ls160中，從而得到六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)位信號可由與非門輸出端直接引出。就可接成“分秒”電路4.2“分秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)原理q3 q2 q1 q0 741ls160ep et c ld cpq3 q2 q1 q0 74ls160ep et c ld cp4.3“分秒

8、”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路5 “時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)5.1“時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理為了接成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器,首先將兩片74ls160接成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。然后將電路的23狀態(tài)譯碼產(chǎn)生ld=0信號，同時(shí)加到兩片74ls160上，在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（第24個(gè)輸入脈沖）到達(dá)時(shí)，將0000同時(shí)置入兩片74ls160中，從而得到二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，進(jìn)位信號可以直接由與非門的輸出端引出。5.2“時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)原理q3 q2 q1 q0 74ls160ep et c ldcpq3 q2 q1 q0 74ls160ep et c ldcp5.3“時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)6.1整點(diǎn)報(bào)時(shí)

9、電路工作原理 與門1取出59分信號，計(jì)數(shù)到59分時(shí)輸出高電平，與門2取出5159秒信號，奇數(shù)秒時(shí)輸出高電平，偶數(shù)秒時(shí)輸出低電平，與非門3在59分50奇數(shù)秒時(shí)輸出低電平，送至74153數(shù)據(jù)選擇器的a1，1khz信號送至數(shù)選器的d1，經(jīng)兩個(gè)d觸發(fā)器分頻后得到250hz的信號送至數(shù)選器的d0，與門4到59秒時(shí)輸出高電平送至數(shù)選器的a0，在指定的時(shí)間可以使發(fā)光二極管亮，從而得到閃爍。 6.2 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)原理 6.3整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路7系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)7.1 系統(tǒng)總體電路說明(1)秒計(jì)數(shù)器到六十進(jìn)一位，進(jìn)位接在分的時(shí)鐘端，分就計(jì)一次數(shù)；分也如此；時(shí)計(jì)數(shù)器從0到23循環(huán)技數(shù)。(2)秒不顯示輸出數(shù)字，而是將

10、秒接到發(fā)光二極管上，每秒閃爍一次。(3)當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對時(shí)間進(jìn)行校正，要先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工觸發(fā)計(jì)數(shù)或頻率較高的方波信號加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常的計(jì)數(shù)狀態(tài)即可。(5)校時(shí)校分狀態(tài)時(shí)，閃爍電路工作，相應(yīng)的顯示數(shù)碼管根據(jù)秒脈沖閃爍。(6)當(dāng)達(dá)到59分時(shí)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路工作，到50秒開始間歇二極管亮來報(bào)時(shí)。(7)軟件模擬運(yùn)行正常后，然后搭硬件電路，進(jìn)行測試。7.2系統(tǒng)總體電路8改進(jìn)意見及收獲體會在為期一周的課程設(shè)計(jì)中，雖然時(shí)間很短，但覺得自己收獲很多。一開始的時(shí)候，我們經(jīng)過老師的講解和借閱資料的參考決定將整個(gè)電路分為三個(gè)大的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)

11、：“時(shí)”“分”“秒”的計(jì)數(shù)電路，整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路和校時(shí)校分控制電路。首先進(jìn)行計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)，由于開始對課程設(shè)計(jì)沒有明確的思路，在剛開始進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)比較沒有頭緒，沒有進(jìn)行電腦軟件模擬仿真就直接硬件連線了，雖然花費(fèi)了一個(gè)晚上把“時(shí)分秒”電路搭建了起來，但是去實(shí)驗(yàn)室測試，數(shù)碼管只是顯示“0”。后來在同學(xué)的幫助我指導(dǎo)之下，我們改變策略，現(xiàn)在電腦上進(jìn)行multisim的軟件仿真，仿真成功后再硬件連線，很快就“時(shí)分秒”的電路搭建好 ，而且數(shù)碼管可以正常的顯示與進(jìn)位。有了經(jīng)驗(yàn)之后，我們進(jìn)行了整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能的設(shè)計(jì)，軟件搭建很簡單，但是硬件連接讓我們糾結(jié)了很久，拆了2次線重新連。明明覺得線路是對的，軟件仿真也已經(jīng)成

12、功了，可是報(bào)時(shí)的二極管一直都是亮的。第三次連線時(shí)，我們加強(qiáng)注意力，每根線都與管腳圖仔細(xì)對照，終于找出錯(cuò)誤所在，是第二片7474的2管腳和5管腳接反了，所以每一個(gè)步驟都是關(guān)鍵，每一個(gè)步驟我們都應(yīng)該認(rèn)真對待。改正之后，電路就可以在59分50秒之后隔一分亮一次了。 經(jīng)過兩天多的思維訓(xùn)練，最后一天明顯有了很多對課程設(shè)計(jì)的想法與感覺，做起東西來順手多了，控制電路也就迎刃而解了。但是，由于開始考慮不周全，器件排放不整齊，導(dǎo)致最后面包板不夠用，又用的實(shí)驗(yàn)箱上的，而且線路非常亂。這也是當(dāng)我們結(jié)果錯(cuò)誤后必須拆線重新連的原因，檢查根本無從下手。經(jīng)過四天的努力，整電子時(shí)鐘電路終于搭建了起來，看著它正常的運(yùn)行，突然覺

13、得很有成就感，在老師檢查之后還是不舍得拆掉。在這四天的數(shù)電課程設(shè)計(jì)中，盡管過程中碰到很多困難，但我們還是努力的自己解決了，并不太依靠老師或者其他同學(xué)，從完全沒有思緒到有大概的框架再到最后整體電路的設(shè)計(jì)完成，那一點(diǎn)一滴的進(jìn)步與成長只有我們自己才知道！通過這次的課程設(shè)計(jì)，我真正體會到了從軟件設(shè)計(jì)到硬件設(shè)計(jì)到線路連接和電路調(diào)試的整個(gè)過程，也學(xué)會了如何將書本上的知識靈活應(yīng)用到實(shí)際中去，如何發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，這對我以后的文化知識學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)都會有很大的幫助。與此同時(shí)我又認(rèn)識到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，雖然我們只有兩個(gè)人，但是合作精神仍是必不可少的，在課程設(shè)計(jì)過程當(dāng)中我們倆分工明確，我主要研究線路

14、圖，隊(duì)友則主要進(jìn)行面包板上的插線，但是每個(gè)過程我們又都各有參與。最后希望以后有更多這樣的機(jī)會，加強(qiáng)自己的動(dòng)手能力與實(shí)踐能力，為未來的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。9器件明細(xì)清單器件名稱器件型號器件數(shù)目數(shù)字邏輯箱1個(gè)led共陰數(shù)碼管bs2074片bcd七段譯碼器74ls474片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls1606片四2輸入與非門74ls003片雙4輸入與非門74ls201片六反相器74ls041片雙上升沿d觸發(fā)器74ls742片數(shù)據(jù)選擇器74ls1531片發(fā)光二極管2只開關(guān)k1、k2、k33只電阻1千歐2只電容001微法1只電容10皮法1只導(dǎo)線若干10參 考 文 獻(xiàn)1 閻石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高教出版社， 20062于衛(wèi)主編. 現(xiàn)代數(shù)字電路與系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)教程， 北京：北京郵電大學(xué)出版社，20103李莉 路而紅主編. 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（eda）課程設(shè)計(jì)與項(xiàng)目實(shí)例.，北京：中國電力出版社，20094任駿原主編 數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)， 東北大學(xué)出版社 第 三 部 分設(shè)計(jì)圖紙圖 紙 目 錄序號圖紙名稱圖幅圖紙編號備注1系統(tǒng)總體方框