數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘

1、本科課程設(shè)計(jì) 課程名稱： 數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 數(shù) 字 電 子 鐘 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 博 睿 樓 5 層 專業(yè)班級(jí)： 電信1201 學(xué)號(hào)： 2012001 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 張文愛(ài) 2015 年 1 月 08 日一、設(shè)計(jì)目的1、了解計(jì)時(shí)器主體電路的組成及工作原理；2、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(cè)試方法；3、熟悉集成電路及有關(guān)電子器件的使用；4、熟練使用multisim仿真軟件，在上面仿真；5、通過(guò)實(shí)際電路方案的分析比較、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選取、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。二 、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)具有時(shí)、分、秒顯示的電子

2、鐘（23小時(shí)59分59秒）；2、應(yīng)該具有手動(dòng)校時(shí)校分的功能；3、應(yīng)該具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能：從59分51秒起(含59分51秒)，每隔2秒發(fā)出一次蜂鳴，連續(xù)5次；4、使用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行組裝、調(diào)試；5、畫(huà)出框圖和邏輯電路圖，寫(xiě)出設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。三、設(shè)計(jì)原理1、數(shù)字電子鐘基本原理數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如下圖所示。它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。數(shù)字電子鐘框圖如下：2、數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)箱

3、提供,實(shí)驗(yàn)箱提供的是秒脈沖；顯示電路已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)箱提供。(1)計(jì)數(shù)器電路A秒個(gè)位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位計(jì)數(shù)器，時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器均是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器； B秒十位計(jì)數(shù)器，分十位計(jì)數(shù)器均是六進(jìn)制計(jì)數(shù)器；C時(shí)十位計(jì)數(shù)器為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器因此，選擇74LS90可以實(shí)現(xiàn)二-五-十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器芯片實(shí)現(xiàn)上述計(jì)數(shù)功能。另外利用74LS08四2輸入與門實(shí)現(xiàn)芯片間邏輯組合功能，完成設(shè)計(jì)。74LS90集成異步計(jì)數(shù)器：通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下： (1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，

4、為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 (2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 (3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 (4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 (5)清零、置9功能。 a) 異步清零   當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA0000。&#

5、160;b) 置9功能 當(dāng)S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA1001。74LS08邏輯圖：74LS151引腳圖（八選一數(shù)據(jù)選擇功能）：實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的電路圖如下：時(shí)位計(jì)數(shù)器分位計(jì)數(shù)器秒位計(jì)數(shù)器(2)手動(dòng)校時(shí)電路當(dāng)數(shù)字鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”“分”“秒”的校準(zhǔn)。在電路中設(shè)有正常計(jì)時(shí)和校對(duì)位置。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“時(shí)”“分”的校對(duì)。對(duì)校時(shí)的要求是：在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分鐘校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。手動(dòng)校時(shí)電路圖(3)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能：即從59分51秒起(含59分5

6、1秒)，每隔2秒發(fā)出一次蜂鳴，連續(xù)5次。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖3、器件清單類型型號(hào)及規(guī)格數(shù)量中規(guī)模集成芯片74LS906中規(guī)模集成芯片74LS083中規(guī)模集成芯片74LS1512導(dǎo)線若干四 、EDA仿真模擬數(shù)字電子鐘仿真電路圖：整點(diǎn)報(bào)時(shí)系統(tǒng)仿真結(jié)果（僅截圖50，51，52，53秒，蜂鳴器由紅色發(fā)光二極管表示）發(fā)光二極管呈藍(lán)色發(fā)光二極管呈紅色發(fā)光二極管呈藍(lán)色發(fā)光二極管呈紅色仿真結(jié)果為24時(shí)59分51，53，55，57，59秒呈紅色，50，52，54，56，58呈藍(lán)色滿足設(shè)計(jì)要求。五、實(shí)際電路驗(yàn)證1、操作過(guò)程（1）列出元件清單，領(lǐng)取所需器件，檢測(cè)芯片的好壞；（2）由于要使用數(shù)碼顯示，所以首先要檢查實(shí)驗(yàn)箱的

7、好壞；（3）按照事先設(shè)計(jì)好的仿真電路圖搭建實(shí)際電路，逐級(jí)實(shí)現(xiàn)邏輯功能；利用事先打印的圖一來(lái)完成基本電子鐘計(jì)數(shù)功能，利用圖二（即數(shù)字電子鐘仿真電路圖）來(lái)完成選作功能圖一如下：（4）嘗試選作功能的實(shí)現(xiàn)；（5）完成實(shí)驗(yàn)，做好清理工作。六、電路實(shí)物連接圖完成了預(yù)先仿真的內(nèi)容，顯示電路正常，校時(shí)電路也進(jìn)行了嘗試，但最后的報(bào)時(shí)系統(tǒng)不是很成功，七、心得與體會(huì)通過(guò)數(shù)字電子鐘的實(shí)際設(shè)計(jì)，使我更進(jìn)一步的熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)，掌握了相關(guān)個(gè)芯片的工作原理和其具體的使用方法，也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力；對(duì)于芯片的使用，我們應(yīng)該在了解它的各項(xiàng)功能的前提條件下，靈活巧妙的運(yùn)用。把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合，從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解。在實(shí)際電路搭建的過(guò)程中，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，例如，在校正時(shí)間過(guò)程中，切換校正時(shí)間脈沖和進(jìn)位脈沖的過(guò)程中，跳變很嚴(yán)重，經(jīng)歷很多次改進(jìn)，問(wèn)題依舊很嚴(yán)重，但是我們沒(méi)有放棄，耐心的查找問(wèn)題，咨詢老師，最終成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)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(wèn)題。設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的都需要好好體會(huì)理解，付出一定的心血才能做成。各個(gè)芯片能夠