2012級電子課程設(shè)計報告206數(shù)字鐘

1、課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的主要內(nèi)容、要求及組織形式（包括課程設(shè)計主要目標(biāo)及成果）主要目標(biāo)1、了解并掌握電子電路的一般設(shè)計方法，具備初步的獨(dú)立設(shè)計能力。2、通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則；進(jìn)一步掌握電子儀器的正確使用方法。3、學(xué)會使用EDAMultisim 對電子電路進(jìn)行仿真設(shè)計。4、初步掌握普通電子電路的安裝、布線、調(diào)試等基本技能。5、提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識獨(dú)立分析和解決問題的能力，學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。設(shè)計內(nèi)容、要求及設(shè)計方案1、任務(wù)設(shè)計并制作一個數(shù)字鐘。2、基本要求準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分

2、和秒的時間。小時的計時要求為“12 翻 1”，分和秒的時間要求為 60 進(jìn)制。校正時間。3、擴(kuò)展功能定時控制。仿廣播電臺正點(diǎn)報時。報整點(diǎn)時數(shù)。4、總體方案數(shù)字鐘電路的組成如圖 1 所示，其主體電路的工作原理如下：由 555 定時器產(chǎn)生 1kHz 的脈沖信號，經(jīng)由 74LS90 的幾級分頻器后，輸出 1Hz 的時鐘，為由 74LS90和 74LS92 的 60 進(jìn)制秒計數(shù)器提供時鐘，秒計數(shù)器十位圖 1多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)框圖二、考核形式及成績評定規(guī)則三、課程設(shè)計計劃進(jìn)度考核形式答辯情況、仿真設(shè)計結(jié)果演示、硬件設(shè)計作品演示，并結(jié)合設(shè)計過程中的工作表現(xiàn)、答疑情況綜合評分。成績評定規(guī)則優(yōu)：硬件均實現(xiàn)任務(wù)書

3、規(guī)定的基本功能和擴(kuò)展功能，調(diào)試成功；良：實現(xiàn)任務(wù)書規(guī)定的基本功能和擴(kuò)展功能，硬件僅實現(xiàn)基本功能，調(diào)試成功；中：硬件均實現(xiàn)任務(wù)書規(guī)定的基本功能，調(diào)試成功；及格：僅實現(xiàn)任務(wù)書規(guī)定的基本功能，調(diào)試成功；不及格：硬件均未實現(xiàn)任務(wù)書規(guī)定的基本功能，調(diào)試不成功答辯時間：20 周周四周五上午答辯地點(diǎn)：楊浦校區(qū)數(shù)電器十位再向 74LS90 和 74LS92的 60 進(jìn)制分計數(shù)器提供時鐘，其再為由 74LS191 和 74LS74的 12 進(jìn)制時計數(shù)器提供時鐘。秒、分和時計數(shù)器的輸出分別接到各自的譯的輸入端，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。5、可選元器件與非門：74LS00 4 片；計數(shù)器：74LS90 5 片、74LS92

4、2 片、74LS191 2 片；譯：74LS47 6 片；數(shù)碼管 4 只；555 定時器：NE555 2 片；發(fā)光二極管 4 只；觸發(fā)器：74LS74 2 片；邏輯門：74LS03 (OC)2 片、74LS04 2 片、74LS20 2 片。四、備注日期課程設(shè)計（大型作業(yè)）各階段內(nèi)容備注19 周周一熟悉課題內(nèi)容；19 周周二周四上機(jī)進(jìn)行仿真設(shè)計；19 周周五演示仿真設(shè)計結(jié)果，經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可，領(lǐng)取面包板和元器件；20 周周一周三安裝電子電路，在電子調(diào)試，指導(dǎo)教師指導(dǎo)；20 周周四調(diào)試通過后，演示硬件設(shè)計結(jié)果，由指導(dǎo)教師驗收簽字，拍照留檔；20 周周五進(jìn)行答辯，上交課程設(shè)計。電子課程設(shè)計目錄多功能

5、數(shù)字鐘設(shè)計任務(wù)與要求6系統(tǒng)框圖與設(shè)計方案6器件選擇與功能簡介8設(shè)計內(nèi)容8分秒電路（60 進(jìn)制）的設(shè)計974ls90 引腳圖與管腳功能表資料974ls47 引腳圖與管腳功能表資料974ls08 引腳圖與管腳功能表資料10仿真設(shè)計圖及原理11連線圖13秒信號發(fā)生器的設(shè)計14時針電路（12 進(jìn)制）的設(shè)計14校時電路的設(shè)計14擴(kuò)展功能設(shè)計15總體設(shè)計電路圖15學(xué)習(xí)設(shè)計心得和致謝15實驗過程中遇到及解決方法17成品.18參考文獻(xiàn)19附件（元件領(lǐng)用單）20一、設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)1、了解并掌握電子電路的一般設(shè)計方法，具備初步的獨(dú)立設(shè)計能力。2、通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，

6、并掌握合理選用的原則；進(jìn)一步掌握電子儀器的正確使用方法。3、學(xué)會使用 EDAMultisim 對電子電路進(jìn)行仿真設(shè)計。4、初步掌握普通電子電路的安裝、布線、調(diào)試等基本技能。5、提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識獨(dú)立分析和解決問題的能力，學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。設(shè)計內(nèi)容、要求1、任務(wù)設(shè)計并制作一個數(shù)字鐘。2、基本要求1）準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分和秒的時間。2）小時的計時要求為“12 翻 1”，分和秒的時間要求為 60 進(jìn)制。3）校正時間。3、擴(kuò)展功能1）定時控制。2）仿廣播電臺正點(diǎn)報時。3）報整點(diǎn)時數(shù)。二、系統(tǒng)框圖與設(shè)計方案數(shù)字鐘電路的組成如圖 1 所示，設(shè)計

7、時，按照任務(wù)書要求的工作原理如下：由 555 定時器產(chǎn)生 1kHz 的脈沖信號，經(jīng)由 74LS90的幾級分頻器后，輸出 1Hz 的時鐘，為由 74LS90 和 74LS92的 60 進(jìn)制秒計數(shù)器提供時鐘，秒計數(shù)器十位器十位再向 74LS90 和 74LS92的 60 進(jìn)制分計數(shù)器提供時鐘，其再為由 74LS191 和 74LS74的 12 進(jìn)制時計數(shù)器提供時鐘。秒、分和時計數(shù)器的輸出分別接到各自的譯的輸入端，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。擴(kuò)展功能能夠?qū)崿F(xiàn)整點(diǎn)報時、仿電臺報時、定時控制等功能。圖 1多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)框圖但實際硬件連線時因缺少 74LS92 和 74LS191，故用 74LS90來代替，其主體電

8、路的工作原理如下：由 555 定時器產(chǎn)生 1kHz 的脈沖信號，經(jīng)由 74LS90的五級分頻器后，輸出 1Hz 的時鐘，為由兩片 74LS90的 60 進(jìn)制秒計數(shù)器提供時鐘，秒計數(shù)器十位器十位再向兩片 74LS90的 60 進(jìn)制分計數(shù)器提供時鐘，其再為由兩片 74LS90的 12 進(jìn)制時計數(shù)器提供時鐘。秒、分和時計數(shù)器的輸出分別接到共陰極譯74LS48 的輸入端，驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示。本小組成員共四人，嫻，。本著獨(dú)立、協(xié)作的團(tuán)隊精神，小組成員分工如下：，負(fù)責(zé)“振蕩器”電路模塊，主要通過 555 定時器產(chǎn)生 100KHZ 脈沖信號，再通過 74LS90 計數(shù)器實現(xiàn)五級分頻，借助相關(guān)邏輯門最終輸出

9、 1HZ 的時鐘脈沖，供電路其他模塊使用。嫻，負(fù)責(zé)“時”電路模塊及“校時”電路模塊，主要通過 74LS90 計數(shù)器、74LS48 譯、數(shù)碼管、74LS151 八選一數(shù)選器及相關(guān)邏輯門實現(xiàn) 12 翻 1（0011）的小時電路和校時電路。，負(fù)責(zé)“分”、“秒”電路模塊，主要通過計數(shù)器 74LS90、譯、數(shù)碼管及相關(guān)邏輯門 74LS08 實現(xiàn) 60 進(jìn)制分秒電路。，負(fù)責(zé)“擴(kuò)展”電路模塊，主要通過已有（555 定時器、蜂鳴器、發(fā)光二極管、電阻、電容、開關(guān)）及相關(guān)邏輯門（74LS21 雙四輸入與門、74LS11三三輸入與門、74LS04 六反相器）實現(xiàn)基本數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能，包括“整點(diǎn)報時”（每 59 分

10、50 秒59 分 59 秒蜂鳴器高低交替整點(diǎn)報時）、“定時控制”（設(shè)定時間如 8 時 8 分 8 秒蜂鳴器）、“倒計時提醒”（如內(nèi)置倒計時 30S，功能啟動 30S 后蜂鳴器）等。三、器件選擇與功能簡介本次課程設(shè)計中的任務(wù)書要求使用的有：與非門：74LS00 4 片；計數(shù)器：74LS90 5 片、74LS92 2 片、74LS191 2 片；譯：74LS47 6 片；數(shù)碼管4 只；555 定時器：NE555 2 片；發(fā)光二極管 4 只；觸發(fā)器：74LS74 2 片；邏輯門：74LS03 (OC)2 片、74LS04 2 片、74LS20 2 片。但因?qū)嶋H情況所使用的有：邏輯門：74LS21 1

11、 片、74ls11 1 片、74LS00 3 片、74LS08 1 片；計數(shù)器：74LS90 11 片；譯：74LS48 6 片；數(shù)碼管 6 只；555 定時器：NE555 3 片；發(fā)光二極管 3 只；普通二極管 2 個；單刀雙擲開關(guān) 3 個；蜂鳴器 3 個。四、設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計主要介紹了基于電子工作MultiSim 設(shè)計多功能數(shù)字鐘電路。整個自動控制系統(tǒng)由六個主要電路：1kHz 脈沖產(chǎn)生部分、一千分頻部分、計數(shù)部分（小時的十二進(jìn)制以及分秒的六十進(jìn)制）、顯示部分、校時部分以及三個擴(kuò)展功能。時分秒電路、校時功能和三個擴(kuò)展功能。以 MultiSim作為開發(fā),采用圖形方式創(chuàng)建電路、構(gòu)造電路、調(diào)用元器件

12、和測試儀器，該工作可以對電子元器件進(jìn)行一定程度的非線性仿真，不僅測試儀器的圖形與實物相似，而且與實際調(diào)試基本相似。該設(shè)計不僅僅實現(xiàn)了多功能數(shù)字的功能，其多功能表現(xiàn)在它可以顯示時間。（一）、分秒電路（60 進(jìn)制）的設(shè)計1.74ls90 引腳圖與管腳功能表資料74LS90 是常用的計數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。在我所設(shè)計的電路中，90 是作為計數(shù)器使用的，每一個數(shù)位的顯示都由其實施。真值表：H=L=低電平 =不定2.74ls47 引腳圖與管腳功能表資料Reset Inputs 復(fù)位輸入輸出R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDQCQBQA

13、HHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNT COUNT COUNT COUNTLXLXLXXLXLLX74ls47 是在數(shù)碼管和計數(shù)功能的 74ls90中間作為譯碼使用。其管腳圖和真值表如下圖所示。3.74ls08 引腳圖與管腳功能表資料在仿真中我運(yùn)用了兩個與門實現(xiàn)了六十進(jìn)制的功能，而其中的與門在實物中選擇的便是 74ls08，它是一個四組而輸入與門（正邏輯）這里的分針和秒針的十位都要用到與門，而 08就能完成兩個與門的操作。4.仿真設(shè)計圖及原理：圖 2按任務(wù)書要求的分秒電路仿真圖 3由 90做成的仿真電路（實際安裝時的采用的仿真電路）74ls90是異步二-五-十進(jìn)制加

14、法計數(shù)器，它即可作為二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制的加法計數(shù)器，在定時和計數(shù)功能上 90的用途最為明顯，所以再小組的再三考慮和試驗下，在硬件操作時決定使用該實現(xiàn)時鐘的功能。而在仿真時兩種方法都使用。其中，分和秒的各位用 74ls90 計數(shù)器接成十進(jìn)制加法計數(shù)器的形式，根據(jù)功能表可知，當(dāng) 6、7 管腳（即清零端）和 2、3 管腳（即置九端）都為低電平時開始計數(shù)，當(dāng)一管腳（CP2）和 12 管腳（QA）相連，給 14 管腳(CP1)下降沿時，是進(jìn)行十進(jìn)制計數(shù)，輸出 8421 碼。在設(shè)計過程中，因任務(wù)書的要求設(shè)計了一個用 74ls92的六進(jìn)制的十位，92 的功能就在這里不一一描述了，其作用

15、和解法與 90 類似。在實際過程中，運(yùn)用兩片 74ls90六十進(jìn)制，得到分和秒的。該計數(shù)器采用 60 進(jìn)制計數(shù)器，每累計 60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計數(shù)器”也采用 60 進(jìn)制計數(shù)器，每累計 60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”。5.連線圖：圖 4連線圖（實際安裝時的根據(jù)管腳做成的連線電路）圖 5連線成品效果（二）、秒信號發(fā)生器的設(shè)計利用 555 定時器的多諧振蕩器發(fā)生產(chǎn)生 1KHZ 信號，經(jīng) 1000 分頻后得到。圖 6分頻電路圖（三）、時針電路（12 進(jìn)制）的設(shè)計時計數(shù)器是一個 24 小時制的計數(shù)器，當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行到 23h5

16、9min59s 時，秒的個位計數(shù)器再輸入一個秒脈沖，數(shù)字鐘應(yīng)自動顯示出 00h00min00s。在仿真階段，按照任務(wù)書制作了一個利用 191和 74LS74的一個時針電路，但在實際連線時發(fā)現(xiàn)沒有，連線也較為復(fù)雜，便換成有兩片 90的時針電路，通過到顯示 12 時的同步清零來做到顯示。（四）、校時電路的設(shè)計首先使用數(shù)字鐘，或當(dāng)數(shù)字鐘計時時出現(xiàn)誤差時，必須對時間進(jìn)行校正，通常叫做“校時”，校時是數(shù)字鐘的基本功能，一般要求能對時和分進(jìn)行校對。對校正電路的要求是在小時校正時不影響分、秒的正常計數(shù)，在分校正時不影響秒和時的正常計數(shù)。校時用到了開關(guān)和與非門。在實際連線過程中，發(fā)現(xiàn)與仿真的情況不同，便使用數(shù)

17、據(jù)選擇器來實施。（五）、擴(kuò)展功能設(shè)計1.整點(diǎn)報時：59 分 50 秒蜂鳴器開始響，發(fā)光二極管亮；2.定時控制：8 時 8 分 8 秒蜂鳴器開始響，發(fā)光二極管亮；3.倒計時提醒：倒計時 10 秒鐘，蜂鳴器開始響，發(fā)光二極管亮。五總體設(shè)計電路圖圖 7總體設(shè)計電路圖一切正常，使用的三個擴(kuò)展功能都能實現(xiàn)六學(xué)習(xí)設(shè)計心得與致謝：通過本次設(shè)計，我系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了 MultiSim。在此之前，我對于 MultiSim的應(yīng)用只停留在去年的電路課程設(shè)計中，而且掌握的并不是很好，而本次課程設(shè)計讓我系統(tǒng)的掌握了的使用，并且把這學(xué)期所學(xué)的數(shù)電知識充分得以應(yīng)用。數(shù)字鐘是本次課程設(shè)計中比較復(fù)雜的一個課題，這本身對的知識掌握程度

18、有一個很大的考驗。剛接到任務(wù)的時候，我組組長將任務(wù)分工給組員每一個人一項任務(wù)，一組四人一人分到一塊，因為基礎(chǔ)沒有其他組員掌握的好，所以我負(fù)責(zé)最簡單的分秒電路的設(shè)計這塊，也是各小組成員對一種照顧。也正因此，我更要提高效率完成自己的任務(wù)。在設(shè)計電路時，第一步是選擇合適的，通過在網(wǎng)上和書本上才查詢相關(guān)資料，以及同學(xué)的相互討究，包括的管腳圖、功能表，來學(xué)習(xí)的用法，然后在通過計算和推導(dǎo)得出初步的邏輯圖，再使用仿真將功能實施。一開始是按照任務(wù)書的要求來設(shè)計，所以我一開始是利用了 90 芯片和 92制成的時和分的進(jìn)制，用陽極數(shù)碼管和 47 譯實施。設(shè)計的過程中，我重新對計數(shù)器有了新的認(rèn)識，在此之前，我只懂得

19、做書本上的題，知道圖上的連線會結(jié)果，去計算結(jié)果，不懂得這個原理的應(yīng)用，而本次的課程設(shè)計，讓我知道了的如何去讓它實現(xiàn)要的功能。這一點(diǎn)讓學(xué)有所用、學(xué)有所成。任務(wù)必須要首先完成，完成以后才能夠與其他組員的功能相銜接，所以剛開始心情是特別緊迫的，然而，越是著急，在連接面包板時更容易出錯。在完成了一系列的仿真設(shè)計后，領(lǐng)來了的元件和器材，第一次接觸面包板，什么也不會就按著自己的想法去連了。后來經(jīng)過大家的共同努力，才明白面包板的真實構(gòu)造，其也是有導(dǎo)通的線路的。只能拆了重新接線，從剝線到連接總電路，一路都有不少出現(xiàn)。在這里我要感謝的老師，感謝他耐心的為解答各種各樣的狀況和問題，甚至為了能夠順利完成任務(wù)，老師還

20、自己加班加點(diǎn)陪到晚上八點(diǎn)多。在這里也要感謝的老師，不僅了書本知識，也讓對電子的實際操作有了深入的理解，對電子知識的掌握有了相當(dāng)大的幫助，也讓對電子設(shè)計產(chǎn)生了學(xué)習(xí)，為以后的學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)。另外，還要感謝組員，在這次課程設(shè)計中也幫我了很多，雖然部分比較簡單，但在連線時遇到比較大，也是她們幫我一同查線路，一起排除，在設(shè)計過程中，我通過她們的設(shè)計和制作，我也學(xué)到了很多之前都不了解的知識。還要感謝的資源讓我方便快捷得去獲得知識。所謂實踐出真知，本次的電子課程設(shè)計是第一次接觸到電子面包板，也是第一次嘗試用自己的所學(xué)知識去完成一樣實體的設(shè)計，雖然過程中熬了很多天的夜去設(shè)計，去連線，但是看到成品出來的那一刻，不知道有多么，也是電