數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計-數(shù)字電子鐘設(shè)計

PAGE16成績課程設(shè)計報告題目數(shù)字電子鐘設(shè)計課程名稱數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計院部名稱專業(yè)電氣工程及其自動化班級學(xué)生姓名學(xué)號課程設(shè)計地點C105課程設(shè)計學(xué)時1周指導(dǎo)教師金陵科技學(xué)院教務(wù)處制目錄緒論··························································31.1相關(guān)背景知識·················································31.2課程設(shè)計條件·················································31.3課程設(shè)計目的·················································31.4課程設(shè)計的要求···············································3數(shù)字電子鐘的基本原理·······································42.1原理框圖·····················································42.2整體電路圖···················································52.3基本原理·····················································53、所用元器件···················································44、單元電路設(shè)計·················································54.1秒脈沖發(fā)生器·················································54.2秒、分、時計數(shù)器·············································64.3秒、分、時譯碼顯示模塊·······································74.4校時電路·····················································85、附圖說明各部分功能的實現(xiàn)···································95.1開始狀態(tài)·····················································95.2時、分、秒分別校時···········································105.3滿60秒向分鐘進位狀態(tài)?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?05.4滿60分向小時進位狀態(tài)?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?15.523:59:59向00:00:00進位狀態(tài)·································117、設(shè)計結(jié)果分析與總結(jié)··········································128、參考文獻······················································13緒論1.1相關(guān)背景知識數(shù)字電子技術(shù)主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應(yīng)用、邏輯門電路組合和時序電路的分析和設(shè)計、集成芯片各腳功能。555定時器等。隨著計算機科學(xué)與技術(shù)突飛猛進地發(fā)展，用數(shù)字電路進行信號處理的優(yōu)勢也更加突出。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。此次設(shè)計與制作數(shù)字電子鐘的目的是讓學(xué)生在了解數(shù)字鐘的原理的前提下，運用剛剛學(xué)過的數(shù)電知識設(shè)計并制作數(shù)字鐘，而且通過數(shù)字鐘的制作進一步了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及其使用方法。由于數(shù)字電子鐘包括組合邏輯電路和時序電路，通過它可以進一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法，從而實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合。

1.2課程設(shè)計條件1.先是對數(shù)字電子鐘有一定的了解，然后對參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計策略。2.運用仿真軟件Multisim對電路進行仿真。觀察效果并與課題要求的性能指標(biāo)作對比。1.3課程設(shè)計目的1.學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，進一步熟悉和掌握常用數(shù)字電路元器件的應(yīng)用。2.學(xué)習(xí)和練習(xí)在面包板上接線的方法、技術(shù)、注意事項。3.學(xué)習(xí)數(shù)字電路實物制作、調(diào)試、測試、故障查找和排除的方法、技巧。4.培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真做實驗的習(xí)慣。5.培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。1.4課程設(shè)計的要求1.準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。2.小時計時采用24進制的計時方式，分、秒采用60進制的計時方式。3.具有快速校準(zhǔn)時、分的功能。數(shù)字電子鐘的基本原理2.1原理框圖2.2整體電路圖2.3基本原理它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、計數(shù)器、編碼器、譯碼顯示器和校時電路組成。其中秒發(fā)生器電路、校時電路、二部分尤為重要。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，然后由秒發(fā)生器電路產(chǎn)生周期為一秒的方波，計數(shù)結(jié)果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器顯示時間。正常計時時，由秒發(fā)生器電路觸發(fā)計數(shù)電路計數(shù)。當(dāng)數(shù)碼管顯示時間與標(biāo)準(zhǔn)時間有偏差時，打開校時電路，進行調(diào)節(jié)。三、所用元器件元件名稱型號數(shù)量555定時器NE5551電容10nF1100uF1與非門74LS03D6非門74LS04D5或門74LS32D4計數(shù)器74LS161D6數(shù)碼管SEVEN_SEG_COM_K6顯示譯碼器CD451166k24.7k1單元電路設(shè)計4.1秒脈沖發(fā)生器4.1.1555定時器基本原理：555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。555定時器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器、簡單RS觸發(fā)器、放電三極管以及緩沖器組成。4.1.2555定時器功能表為：4.1.3555定時器組成的基本原理框圖：：仿真圖：計算公式:4.2秒、分、時計數(shù)器4.2.1仿真圖：4.2.2計數(shù)器：時間計數(shù)電路由“秒”個位、十位、“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時。“秒”“分”計數(shù)器為六十進制，小時為二十四進制。4.2.3秒計數(shù)器：由分頻器來的秒脈沖信號，首先送到“秒”計數(shù)器進行累加計數(shù)，秒計數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達到60秒時產(chǎn)生一個進位信號。秒的個位計數(shù)單元為10進制計數(shù)器，當(dāng)QDQCQBQA變成1010時，通過與非門把它的清零端變成0，然后再通過一個非門，使輸出到74LS161的使能端被置數(shù)，跳過1011到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復(fù)。秒的十為計數(shù)單元為6進制，當(dāng)QDQCQBQA變成0101時，通過與非門把它的清零端變成0，后再通過一個非門，使輸出到74LS161的使能端被置數(shù)，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此就是60進制。同時秒十位上的0101時，要把進位信號傳輸給“分”個位的計數(shù)單元。4.2.4分計數(shù)器:分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元。4.2.4時計數(shù)器：24進制亦采用兩片十進制計數(shù)器74LS161D擴展連接，設(shè)計24進制的計數(shù)器，顯示0到23，在23時采用置數(shù)的方法，將兩片74LS161D同時置數(shù)至0，以循環(huán)顯示0到23。4.3秒、分、時譯碼顯示模塊4.3.1基本原理：譯碼是編碼的逆過程，在編碼時，每一種二進制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個確定的信號或者對象。把代碼狀態(tài)的特定含義“翻譯”出來的過程叫做譯碼，實現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。或者說，譯碼器是可以將輸入二進制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號，以表示其原來含義的電路。顯示譯碼器，一般是將一種編碼譯成十進制碼或特定的編碼，并通過顯示器件將譯碼器的狀態(tài)顯示出來。本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽極顯示器或共陰極顯示器。本段由CD4511七段碼顯示譯碼器和七段碼數(shù)碼管組成。仿真圖:4.4校時電路4.4.1原理框圖：4.2.2校時方法：“秒”校時采用等待校時法。正常工作時，將開關(guān)S1撥向VDD位置，不影響與門G1傳送秒計數(shù)信號。進行校對時，將S1撥向接地位置，封閉與門G1，暫停秒計時。標(biāo)準(zhǔn)時間一到，立即將S1撥回VDD位置，開放與門G1?！胺帧焙汀皶r”校時采用加速校時法。正常工作時，S2和S3接地，封閉與門G3或G5，不影響或門G2或G4傳送秒、分進位計數(shù)脈沖。進行校對時，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時”計數(shù)器，讓“分”、“時”計數(shù)器以秒節(jié)奏快速計數(shù)。待標(biāo)準(zhǔn)時、分一到，立即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號，開放或門G2、G4對秒、分進位計數(shù)脈沖的傳送。4.3.3仿真圖:4.3.4基本原理：當(dāng)數(shù)字鐘走時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時電路實現(xiàn)對“時”“分”“秒”的校準(zhǔn)。在電路中設(shè)有正常計時和校對位置。本實驗實現(xiàn)“時”“分”的校對。對校時的要求是，在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)；在分校正時不影響秒和小時的正常計數(shù)。當(dāng)閉合開關(guān)J1，時計數(shù)器就停止計時；當(dāng)閉合開關(guān)J2，分計數(shù)器也停止計時；當(dāng)閉合開關(guān)J3時，秒計數(shù)器同時也停止計時。這樣可以用手動操作來完成校時。五、附圖說明各部分功能的實現(xiàn)5.1開始狀態(tài)5.2時、分、秒分別校時5.3滿60秒向分鐘進位狀態(tài)5.4滿60分向小時進位狀態(tài)5.523:59:59向00:00:00進位狀態(tài)七、設(shè)計結(jié)果分析與總結(jié)通過這次的課程設(shè)計，我認(rèn)識到在此次課程設(shè)計電路中所存在的問題，使我對數(shù)字電子技術(shù)有了更深的了解，通過不斷的努力去解決這些問題，也讓我認(rèn)識到了學(xué)懂書本上的知識和能夠運用