電子技術(shù)課程設(shè)計報告

..電子技術(shù)課程設(shè)計報告——數(shù)字鐘設(shè)計學(xué)院：機電與汽車工程學(xué)院專業(yè)：機械電子工程班級：機電子1102班學(xué)號：__指導(dǎo)宋老師20XX6月30日目錄一、摘要………………2二、課程設(shè)計要求…………………2三、概述………………2四、單元電路設(shè)計…………………31、計數(shù)電路設(shè)計……………………3六十進制電路……………………4二十四進制電路…………………42、石英振蕩電路……………………53、分頻電路…………64、校時電路…………75、譯碼顯示電路……………………76、時鐘電路〔包括校時電路……97、報時電路…………10五、總體電路圖…………11六、系統(tǒng)綜述……………12七、心得體會……………12摘要數(shù)字電子鐘在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見,比如我們手上戴的子表,我們在某些公共場合見到的數(shù)字顯示的鐘,是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時的記時裝置,與傳統(tǒng)的機械時鐘相比,它一般具有走時準確﹑顯示直觀﹑無機械傳動裝置等優(yōu)點,所以在我們生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本課程設(shè)計是通過數(shù)字電路來構(gòu)成的,包括時序邏輯電路和組合邏輯電路,主要由74LS290〔異步二-五-十進制計數(shù)器芯片、JK觸發(fā)器、與非門、數(shù)碼管等構(gòu)成。二、課程設(shè)計要求1．設(shè)計指標〔1時間以24小時為一個周期；〔2顯示時、分、秒；〔3有校時功能,可以分別對時及分進行單獨校時,使其校正到標準時間；〔4計時過程具有報時功能,當時間到達整點前5秒進行蜂鳴報時；〔5為了保證計時的穩(wěn)定及準確須由晶體振蕩器提供表針時間基準信號。2．設(shè)計要求〔1畫出電路原理圖〔或仿真電路圖；〔2元器件及參數(shù)選擇；〔3電路仿真與調(diào)試；3．編寫設(shè)計報告寫出設(shè)計的全過程,附上有關(guān)資料和圖紙,有心得體會。三、概述數(shù)字電路主要數(shù)字電子鐘組成一般由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器及顯示器等幾部分組成。石英振蕩器產(chǎn)生的時標信號送到分頻器,分頻電路將時標信號分成秒脈沖,秒脈沖送入計數(shù)器進行計數(shù),并把累計結(jié)果以"時"、"分"、"秒"的數(shù)字顯示出來。"秒"的顯示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的六十進制計數(shù)器電路實現(xiàn),"分"的顯示電路與"秒"相同。"時"的顯示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的二十四進制計數(shù)器電路實現(xiàn)。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號,它直接決定計時系統(tǒng)的精度,一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入"秒計數(shù)器","秒計數(shù)器"采用60進制計數(shù)器,每累計60秒發(fā)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進制計數(shù)器,每累計60分鐘,發(fā)出一個"時脈沖"信號,該信號將被送到"時計數(shù)器"。"時計數(shù)器"采用24進制計時器,可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將"時"、"分"、"秒"計數(shù)器的輸出狀態(tài)0進行七段顯示譯碼器譯碼,通過六位七段譯碼顯示器顯示出來。整點報時電路根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號,然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對"時"、"分"顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。總體結(jié)構(gòu)圖如下：1HZ2HZ分頻電路分頻電路石英振蕩電路校"分"電路校"時"電路秒個位計數(shù)器秒十位計數(shù)器分個位計數(shù)器時個位計數(shù)器分十位計數(shù)器時十位計數(shù)器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管1HZ2HZ分頻電路分頻電路石英振蕩電路校"分"電路校"時"電路秒個位計數(shù)器秒十位計數(shù)器分個位計數(shù)器時個位計數(shù)器分十位計數(shù)器時十位計數(shù)器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管四、單元電路設(shè)計1、計數(shù)電路的設(shè)計〔172LS290異步二-五-十計數(shù)器介紹1只輸入計數(shù)脈沖CP0時,由Q0輸出,為二進計數(shù)器2只輸入計數(shù)脈沖CP1時,由Q1、Q2、Q3輸出,為五進制計數(shù)器。3將Q0端與CP1端連接,輸入計數(shù)脈沖CP0?？傻玫綖?421碼異步十進制計數(shù)器4功能表如下：〔2六十進制電路設(shè)計六十進制計數(shù)器由2位組成,個位為十進制,十位為六進制,電路連接如圖所示。個位的最高位Q3連接到十位的CP0端。個位十進制計數(shù)器經(jīng)過是個脈沖循環(huán)一次,每當?shù)谑畟€脈沖來到時,Q3由1變?yōu)?,相當于下降沿,使十位六進制計數(shù)器計數(shù)。個位計數(shù)器經(jīng)過第一次十個脈沖,十位計數(shù)器計數(shù)為0001；經(jīng)過二十個脈沖時,十位計數(shù)器計數(shù)為0010；以此類推,經(jīng)過六十個脈沖時,十位計數(shù)為0110。接著,立即清零,個位和十位計數(shù)器都恢復(fù)為0000,數(shù)碼管不能立即顯示,立即顯示為0,不會顯示60。如此循環(huán)便構(gòu)成了六十進制計數(shù)器?！?二十四進制電路設(shè)計二十四進制計數(shù)器由2位組成,個位為十進制,十位為六進制,電路連接如圖所示。個位的最高位Q3連接到十位的CP0端。個位十進制計數(shù)器經(jīng)過是個脈沖循環(huán)一次,每當?shù)谑畟€脈沖來到時,Q3由1變?yōu)?,相當于下降沿,使十位六進制計數(shù)器計數(shù)。個位計數(shù)器經(jīng)過第一次十個脈沖,十位計數(shù)器計數(shù)為0001；經(jīng)過二十個脈沖時,十位計數(shù)器計數(shù)為0010；以此類推,經(jīng)過二十四個脈沖時,個位計數(shù)為0100十位計數(shù)為0010。接著,再來一個脈沖就立即清零,個位和十位計數(shù)器都恢復(fù)為0000,數(shù)碼管來不及顯示,顯示為0,不會顯示24。如此循環(huán),便是二十四進制計數(shù)器。2、石英振蕩電路3、分頻電路分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號經(jīng)32768〔2^15次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。由于每接入一個JK觸發(fā)器,頻率變?yōu)榍耙粋€的1/2,故接入15個JK觸發(fā)器便可以把32768Hz的方波分成1Hz的方波,而校時電路需要2Hz的方波,故經(jīng)過16384〔2^14次分頻后的方波信號變能滿足校時電路的要求。電路圖如下：接入校時電路接秒個位計數(shù)器CP0輸入端4、校時電路接入校時電路接秒個位計數(shù)器CP0輸入端174LS00介紹"74LS00"與非門集成塊管腳及功能如下:真值表:1A1B1Y2A2B2Y3A3B3Y4A4B4Y001001001001011011011011101101101101110110110110功能簡介:74LS00是一個由四"與非門"構(gòu)成的集成塊,一個與非門電路中為兩個輸入端和一個輸出端;其特點是有"0"出1,同"1"出0．即輸入為低電平,則輸出顯高電平;輸入全為高電平,則輸出顯低電平．〔2校時電路接到分十位接到秒十位當數(shù)字電子鐘走時出現(xiàn)誤差時,需要校正時間。校時電路實現(xiàn)對"時"、"分"的校準。在電路中設(shè)有正常計時和校對位置。對校時電路的要求是,在小時校正中不影響分鐘和秒的正常計數(shù),在分鐘校正中不影響小時和秒的計數(shù)。主要由與非門構(gòu)成,構(gòu)成"或"的關(guān)系,故接成了如下形式接到分十位接到秒十位接到時個位接到時個位接入校時脈沖接到分個位接入校時脈沖接到分個位5、譯碼顯示電路1、共陰極譯碼顯示電路⑴.74LS248的功能：74LS248是4線—七段譯碼/驅(qū)動器,集電極開路輸出,以高電平"1"驅(qū)動,用于共陰極顯示器。74LS248內(nèi)部接有2K上拉電阻,在連接LED數(shù)碼管時無需外接電阻。其中端為試燈輸入端,用于檢查七段顯示器各字段是否能正常發(fā)光,當時,顯示器應(yīng)該顯示出"8"字形,借此判斷各段工作是否正常。端為滅燈輸入/動態(tài)滅零輸出端,滅燈輸入端的功能與恰好相反,在=0時可以使七段顯示器各字段均熄滅；動態(tài)滅零輸出端與公用一個端子,它的作用是使小數(shù)點兩邊的數(shù)字即使是零也顯示出來,以便看到小數(shù)點的位置和檢查無信號輸入時顯示器有無故障。端為動態(tài)滅零輸入端,它的作用是使顯示器按照人們需要將所顯示的零予以熄滅,而在顯示1……9時則不受影響。正常使用時=1。74LS248管腳圖：功能表：輸入輸出數(shù)字顯示BIDCBAabcdefg0xxxx0000000消穩(wěn)1000011111100100010110000110010110110121001111110013101000110011410101101101151011000111116101111110000711000111111181100111100009⑵.原理：共陰極譯碼顯示電路由七段譯碼器/驅(qū)動器74LS248和共陰極七段LED數(shù)碼構(gòu)成。其原理圖見圖。故連接起來的譯碼電路如下：6、時鐘電路〔包括校時電路由于74LS290計數(shù)器是下降沿翻轉(zhuǎn),故滿六十秒時向前進一,讓分計時故進位接在秒十位的QC上,當秒十位為0100時變?yōu)楦唠娖?當計滿六十秒時,秒十位清零變?yōu)?000,分個位進位端變?yōu)榈碗娖?此時分計一次數(shù),"分"到"時",也是同樣的進位連接方法。故電路圖如下：7、報時電路報時的要求是在整點前五秒開始計時,故在59分55秒時開始報時,主要通過與非門和具有寄存數(shù)碼特點的JK觸發(fā)器〔這里用的是上升沿翻轉(zhuǎn)的構(gòu)成,當分十位為0101、分個位為1001、秒十位為0101、秒個位為0101時開始報時,故通過與非門接入分十位的Q2、Q0；分個位的Q3、Q0；秒十位的Q2、Q0；秒個位的Q2、Q0；通過多個與非門連接,讓這些輸出數(shù)全為1時,與最后一個與非門才輸出1,讓JK觸發(fā)器置1,此時蜂鳴器響起,當整點時停止報時,接出分個位的全部輸出端,當輸出全為0時最后一個與非門輸出為1時讓JK觸發(fā)器清零,此時JK觸發(fā)器清零,蜂鳴器停止響。其電路圖如下：五、總體電路圖：六、系統(tǒng)綜述通過石英振蕩分頻后得到的脈沖,在Multisim里面繪制出電路圖進行仿真所得到的結(jié)果基本滿足課程設(shè)計的要求,能夠?qū)崿F(xiàn)時分秒的顯示,能夠?qū)崿F(xiàn)在整點前五秒報時,能夠?qū)崿F(xiàn)校準時鐘,總的來說滿足設(shè)計要求。七、心得體會這次課程設(shè)計是對這學(xué)期數(shù)字邏輯課程所學(xué)內(nèi)容的一次綜合練習(xí),從中不僅強化了我對教材中知識的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術(shù)方