數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

吉林建筑大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電子鐘專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：許亮張玉紅設(shè)計(jì)時(shí)間：2016.06.11－2016.06.22教師評(píng)語：教師評(píng)語：成績(jī)?cè)u(píng)閱教師日期數(shù)字電子鐘一、目的1、掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試。2、熟悉集成電路的使用方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒。2、小時(shí)計(jì)時(shí)采用十二進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式，分、秒采用六十進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式。3、具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分的功能。4、計(jì)時(shí)誤差：<=10s/天。三、設(shè)計(jì)原理數(shù)字電子鐘由基準(zhǔn)頻率源、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字顯示器和校準(zhǔn)電路等六部分組成。時(shí)顯示器秒顯示器分顯示器時(shí)顯示器秒顯示器分顯示器時(shí)譯碼器時(shí)譯碼器秒譯碼器分譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器校時(shí)電路校時(shí)電路震蕩器震蕩器分頻器信號(hào)發(fā)生器由振蕩器與分頻器組成。振蕩器頻率越高，計(jì)時(shí)精度也就越高。振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)通過分頻器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，輸出的信號(hào)頻率為1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，作為數(shù)字電子鐘的脈沖信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的每秒一次的方波信號(hào)輸入到時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器滿60后向分鐘計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分鐘計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器以12小時(shí)為一個(gè)周期循環(huán)，滿12清零從頭開始。所有計(jì)數(shù)顯示都由譯碼器通過BCD碼-七段顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器顯示，計(jì)數(shù)過程中出現(xiàn)誤差，可以采用校時(shí)電路進(jìn)行調(diào)整。1、信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器利用555電路，通過電容電阻定時(shí)，產(chǎn)生穩(wěn)定頻率的信號(hào)脈沖供數(shù)字電子鐘的基準(zhǔn)計(jì)數(shù)信號(hào)。根據(jù)公式：f=1.43/C（R1+2R2）產(chǎn)生約1HZ的信號(hào)脈沖，我們選取C=4.7μF，R1=R2=100KΩ。分電路圖如下：圖1信號(hào)發(fā)生器2、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路整個(gè)電子鐘電路中秒計(jì)數(shù)和分計(jì)數(shù)都要用到六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。六十進(jìn)制電路可以利用兩片74LS160來實(shí)現(xiàn)，具體原理圖如下：圖2六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器3、十二進(jìn)制計(jì)數(shù)電路數(shù)字電子鐘電路中“時(shí)”部分要用到十二進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。十二進(jìn)制電路可以用兩片74LS160來實(shí)現(xiàn)。由兩片74LS160連接成的十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用反饋清零法，時(shí)鐘同步，低位片進(jìn)位給高位的CTT和CTP。其原理圖如下：圖3十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4、校時(shí)電路對(duì)于數(shù)字電子鐘，校時(shí)功能應(yīng)該說是必不可少的部分。其原理是利用單刀雙擲開關(guān)切斷信號(hào)脈沖。當(dāng)開關(guān)打到1端時(shí)電路正常計(jì)數(shù)工作，當(dāng)開關(guān)打到2端時(shí)，“時(shí)”或“分”部分可以自由計(jì)數(shù)到你想要的時(shí)間。具體原理圖如下：圖4校時(shí)電路5、譯碼顯示電路譯碼器與七段數(shù)碼管相連接，達(dá)到翻譯代碼并顯示為數(shù)字的作用。七段數(shù)碼管顯示十進(jìn)制的數(shù)字。74LS48和七段共陰數(shù)碼管連接，將74LS160輸出的信號(hào)翻譯到數(shù)碼管上實(shí)現(xiàn)顯示十進(jìn)制數(shù)。圖5譯碼顯示器四、總電路圖 圖6總電路圖五、元件清單元件名稱個(gè)數(shù)（個(gè)）74LS48674LS160674LS006NE555P1七段數(shù)碼管6單刀雙開關(guān)2電阻（100KΩ）2電阻（2KΩ）1電容（4.7μF）1電容（0.01μF）1插線若干六、設(shè)計(jì)流程1、查找資料、通過對(duì)比確定電路模型及所選取的元件。2、進(jìn)行Multisim仿真，不斷調(diào)試，查看仿真結(jié)果是否達(dá)到我們期望的效果。3、按照仿真電路，進(jìn)行插線。首先連接信號(hào)發(fā)生器電路，進(jìn)行調(diào)試，使其穩(wěn)定輸出1HZ的脈沖信號(hào)。4、連接“秒”電路部分，進(jìn)行調(diào)試，使“秒”部分電路實(shí)現(xiàn)正常計(jì)數(shù)功能，再連接“分”電路，進(jìn)行調(diào)試。5、“秒”、“分”電路計(jì)時(shí)均正確后連接“時(shí)”部分電路，進(jìn)行調(diào)試直至正確計(jì)數(shù)。6、“秒”、“分”、“時(shí)”電路基本計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)后，連接校時(shí)電路，進(jìn)行調(diào)試，直至校時(shí)效果出現(xiàn)。7、校時(shí)完成后，連接測(cè)試電路準(zhǔn)確性。8、所有部分都完成后，進(jìn)行整個(gè)電路所有功能調(diào)試，出現(xiàn)故障一部分一部分的檢查排除，直至最后效果出來為止。七、故障分析及調(diào)試1、在電路設(shè)計(jì)過程中存在元件使用的不當(dāng)如輸入端與輸出端的鏈接失誤。應(yīng)多次進(jìn)行仿真模擬推測(cè)失誤的地方。2、在仿真過程中由于軟件應(yīng)用的不熟練導(dǎo)致在實(shí)用軟件的過程中連線不正確。器件找的不對(duì)，并且在模擬過程中易出錯(cuò)。比如本圖中兩個(gè)開關(guān)實(shí)在找不到直接進(jìn)行的連線，應(yīng)當(dāng)反復(fù)檢查是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，并通過不斷地實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完善對(duì)軟件的使用。3、如果出現(xiàn)仿真錯(cuò)誤時(shí)可能是因?yàn)樵谛r(shí)電路中連接的失誤導(dǎo)致的。八、精度分析通過模擬仿真的得出的結(jié)論可以使得該電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的功能。但是存在一定的誤差，應(yīng)該是在555定時(shí)器在發(fā)出信號(hào)時(shí)的誤差。九、收獲體會(huì)通過對(duì)數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和仿真，我覺得自己真的學(xué)到了很多。首先，我對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)及原理與了很好的了解，對(duì)時(shí)、分、秒的設(shè)計(jì)以及校時(shí)有了一定的了解；其次，我了解了不少器件功能的應(yīng)用，能夠較合理的選用集成電路器件，加深了對(duì)數(shù)字電路的認(rèn)識(shí)和理解，將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際運(yùn)用結(jié)合起來；再次，我學(xué)會(huì)了操作和使用仿真軟件Multisim以及其他版本的仿真軟件，如EWB等，能夠較好地利用這些軟件進(jìn)行電路的仿真和調(diào)試。更重要的是，這次課程設(shè)計(jì)的制作過程中，在不斷地發(fā)現(xiàn)問題和調(diào)試并解決問題的過程中，我學(xué)會(huì)了在設(shè)計(jì)中獨(dú)立地解決問題，也包括怎樣去查找問題，同時(shí)我發(fā)現(xiàn)，只有不斷的嘗試，親手去操作，我們才能真正發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，得到我們想要的結(jié)果。在整個(gè)設(shè)計(jì)階段，調(diào)試過程我花的時(shí)間比較多，其間更換了不少器件。因?yàn)楫?dāng)我們利用Multisim等軟件對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真時(shí)，軟件有時(shí)會(huì)出問題，在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來，所以我只能通過查閱相關(guān)資料，不斷地嘗試，更換器件，耐心、仔細(xì)地分析問題，直到得到最后正確的結(jié)果。通過對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的研究，將“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”等課程的理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來。每次課程設(shè)計(jì)是一次難得的鍛煉機(jī)會(huì)，讓我們能夠充分利用所學(xué)過的理論知識(shí)還有自己的想象的能力，另外還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己處理分析電路，設(shè)計(jì)電路的能力。我相信是對(duì)我的一個(gè)很好的提高。平時(shí)在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)候，我們應(yīng)該更注重實(shí)踐。這次的課程設(shè)計(jì)讓我懂得了它們?cè)趯?shí)際中的用途，還有我們身邊的很多數(shù)字鐘電路，這些都是我們自己可以實(shí)現(xiàn)的，以前那些神秘的東西在不斷的學(xué)習(xí)過程中變得不再那么神秘，我相信，以后還有更多的謎底被揭開。通過這次課程設(shè)計(jì)，我還更加深了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。這次的設(shè)計(jì)電路我用到了計(jì)數(shù)器、譯碼器等，通過自己分析和設(shè)計(jì)更好地運(yùn)用了它們，而且還學(xué)會(huì)了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠(yuǎn)比書上說的多很多，可以利用不同的接法設(shè)計(jì)出各種各樣不同的電路出來。我不僅更進(jìn)一步的鞏固了以往所學(xué)的知識(shí)，而且很好的了解和掌握了原來不知道或掌握不好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，特別是了解和掌握了很多時(shí)鐘專用芯片的功能以及用法，這些芯片的功能和用法都是和人們的實(shí)際生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的，在實(shí)際的研發(fā)過程中都具有很強(qiáng)的代表性。在此次的設(shè)計(jì)中，通過對(duì)電路性能指標(biāo)的測(cè)試與調(diào)試，加強(qiáng)了我在分析和解決設(shè)計(jì)故障方面的能力,為以后做設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。我還懂得理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有書上的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，在實(shí)際操作中驗(yàn)證理論的正確性，加強(qiáng)自己對(duì)知識(shí)的理解，才能加重自己在社會(huì)中拼搏的籌碼。所以，我們必須好好掌握這些知識(shí)結(jié)構(gòu)，為將來走上工作崗位，解決實(shí)際問題打下良好的基礎(chǔ)。十、參考文獻(xiàn)1、彭介華《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》高等教育出版社2、閻石《數(shù)字