數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真報(bào)告

山東大學(xué)威海分校信息工程學(xué)院模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告（數(shù)字時(shí)鐘）08級(jí)通信一班王若愚學(xué)號(hào)2008008003072010/7/7實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)綜合數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)24小時(shí)制的數(shù)字時(shí)鐘。設(shè)計(jì)思路：由秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)時(shí)電路和校時(shí)電路構(gòu)成電路。秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器可由振蕩器和分頻器構(gòu)成。計(jì)時(shí)電路中采用兩個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器分別完成秒計(jì)時(shí)和分計(jì)時(shí)；24進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成時(shí)計(jì)時(shí)；采用譯碼器將計(jì)數(shù)器的輸出譯碼后送七段數(shù)碼管顯示。校時(shí)電路采用開關(guān)控制時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)為校時(shí)脈沖以完成校時(shí)。關(guān)鍵詞數(shù)字鐘振蕩器計(jì)數(shù)器譯碼顯示仿真設(shè)計(jì)任務(wù)與要求:計(jì)時(shí)、顯示精度到秒；有校時(shí)功能。采用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)。發(fā)揮：增加鬧鐘功能。2方案設(shè)計(jì)與論證該設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成:震蕩器、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、LED顯示數(shù)碼管、時(shí)間校準(zhǔn)電路。數(shù)字鐘數(shù)字顯示部分，采用譯碼與二極管串聯(lián)電路，將譯碼器、七段數(shù)碼管連接起來，組成十進(jìn)制數(shù)碼顯示電路，即時(shí)鐘顯示。要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在仿真軟件中發(fā)生信號(hào)可以用函數(shù)發(fā)生器仿真，頻率可以隨意調(diào)整。60進(jìn)制可能由10進(jìn)制和6進(jìn)制的計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成，頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來提供，也可以由555定時(shí)來產(chǎn)生脈沖并分頻為1Hz。計(jì)數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送顯示器顯示。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí),可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。擴(kuò)展電路必須在主題電路正常運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行功能擴(kuò)展。主體思路如圖1所示：時(shí)時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位24進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)60進(jìn)制分計(jì)時(shí)60進(jìn)制秒計(jì)時(shí)校時(shí)電路振蕩器整點(diǎn)報(bào)時(shí)鬧時(shí)拓展時(shí)鐘顯示電路圖1電子數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖3原理圖的設(shè)計(jì)3.1總原理圖圖2電子數(shù)字鐘總原理圖3.2工作原理3.2.11Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器振蕩器可由晶振組成，也可以由555與RC組成的多諧振蕩器。由555定時(shí)器得到2Hz的脈沖，然后由一個(gè)74LS290N組成一個(gè)分頻器，經(jīng)由分頻器得到1Hz脈沖。功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)和提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)。圖31Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器圖4555示波器視圖3.2.2計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都是一樣的，都是由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設(shè)計(jì)中我采用的是統(tǒng)一的器件74LS161N的反饋置數(shù)法來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)制功能，根據(jù)74LS161的結(jié)構(gòu)把輸出端的0101（十進(jìn)制為5）用一個(gè)與非門引到Load端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。同樣，在輸出端的1001（十進(jìn)制為9）用一個(gè)與非門引到Load端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了十進(jìn)制計(jì)數(shù)。在分和秒的進(jìn)位時(shí)，用秒計(jì)數(shù)器的Load端接非門再接分計(jì)數(shù)器的CLK控制時(shí)鐘脈沖，脈沖在下降沿來時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。時(shí)計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器串接并通過反向接成二十四制計(jì)數(shù)器。圖5計(jì)時(shí)電路3.2.3校時(shí)電路校時(shí)電路由開關(guān)控制，一端接原進(jìn)位電路，另一接總脈沖輸入電路，這樣當(dāng)開關(guān)撥向總脈沖時(shí)，時(shí)計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器可以跳過進(jìn)位直電路接進(jìn)行調(diào)試。555提供的2Hz脈沖可以更快速的校時(shí)。圖6開關(guān)校時(shí)電路時(shí)3.2.4整點(diǎn)報(bào)時(shí)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能要求時(shí)，每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響。由一個(gè)與非門控制電平，當(dāng)59分59秒時(shí)電路接通，蜂鳴器發(fā)出聲音圖7整點(diǎn)報(bào)時(shí)蜂鳴器仿真圖4鬧鐘功能鬧鐘的設(shè)計(jì)依據(jù)的是時(shí)計(jì)時(shí)器和分計(jì)時(shí)器。當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器和鬧鐘電路完全相同時(shí)，激發(fā)蜂鳴器。通過同或電路，完成鬧鐘電路和計(jì)時(shí)電路的同或運(yùn)算。圖8鬧鐘電路圖5實(shí)現(xiàn)的電路功能：本設(shè)計(jì)的電子數(shù)字鐘能經(jīng)振蕩分頻器、計(jì)數(shù)器、和顯示電路將時(shí)間“時(shí)”“分”“秒”用數(shù)字的方式顯示出來，并且可以通過校正電路使其準(zhǔn)確工作，還有定時(shí)鬧鐘、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能?？刂戚^簡(jiǎn)單，沒有復(fù)雜電路。6總結(jié)：Multisim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，這就需要耐心、仔