Word版可編輯-數(shù)電課程設(shè)計(jì)總結(jié)精心整理.doc

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書 基于基于multisimmultisim的數(shù)字電子鐘的數(shù)字電子鐘 設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)與仿真 2 基于基于multisimmultisim的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與仿真的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 數(shù)字電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒 分 時(shí)的計(jì)時(shí)裝置 與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘 相比 它具有走時(shí)準(zhǔn)確 顯示直觀 無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn) 隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā) 展 數(shù)字電子鐘廣泛的應(yīng)用于各個(gè)生活生產(chǎn)領(lǐng)域 如時(shí)間程序自動(dòng)控制 定時(shí)廣播 自 動(dòng)起閉路燈 定時(shí)開關(guān)烘箱 通斷動(dòng)力設(shè)備等等 本次課程設(shè)計(jì)之一 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 具有最簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)功能及調(diào)整時(shí)間的功能 基于TTL集成電路和LED數(shù)碼管為核心 輔以必要的電路 構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電子時(shí) 鐘 通過數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間 時(shí) 分 秒 并且可以通過校正電路進(jìn)行校時(shí) 本設(shè)計(jì)以multisim為仿真軟件 由虛擬元器件組成的數(shù)字電子鐘 它主要由振蕩器 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器 校時(shí)電路 譯碼器 數(shù)碼管等幾部分組成 通過multisim的仿真 它 可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí)功能 關(guān)關(guān) 鍵鍵 詞詞 計(jì)數(shù)器 譯碼器 三五定時(shí)器 數(shù)碼管 multisim10 0 3 目 錄 一 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 1 1 設(shè)計(jì)目的和意義 4 1 1 1 設(shè)計(jì)目的 4 1 2 任務(wù)和要求 4 二 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2 1 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的工作原理 5 2 2 器件選擇 5 2 2 1 器件表 5 2 2 2 器件詳細(xì)介紹 6 2 3 3 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 10 2 3 4 校時(shí)電路設(shè)計(jì) 12 2 3 5 主體電路圖 13 2 4 電路仿真測(cè)試 14 2 4 1 基本功能測(cè)試 14 2 4 2 校正功能測(cè)試 15 三 總結(jié) 17 3 1 結(jié)論 17 3 2 優(yōu)點(diǎn)與不足 18 3 2 1 優(yōu)點(diǎn) 18 3 2 2 不足 18 3 3 心得與體會(huì) 18 四 參考文獻(xiàn) 18 4 5 一 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 1 設(shè)計(jì)目的和意義 1 1 11 1 1 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的 熟悉集成電路的引腳安排 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法 了解數(shù)字鐘的組 成及工作原理 熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作 1 1 21 1 2 設(shè)計(jì)意義設(shè)計(jì)意義 數(shù)字鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示時(shí)分秒的計(jì)時(shí)裝置 與傳統(tǒng)機(jī)械相比 它具有走時(shí) 準(zhǔn)確 顯示直觀 無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn) 隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展 數(shù)字鐘廣泛的 應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域 1 2 任務(wù)和要求 1 2 11 2 1 任務(wù)任務(wù) 本設(shè)計(jì)以multisim為仿真軟件 由虛擬元器件組成的數(shù)字電子鐘 它主要由振 蕩器 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器 校時(shí)電路 譯碼器 數(shù)碼管等級(jí)部分組成 通過multisim的仿 真 它可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí)功能 1 2 21 2 2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 1 準(zhǔn)確計(jì)時(shí) 以數(shù)字形式顯示時(shí)分秒的時(shí)間 2 小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為 二十四翻一 分和秒的計(jì)時(shí)要求為 60 進(jìn)位 3 校正時(shí)間 二 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 1 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的工作原理 振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)作為數(shù)字時(shí)鐘的時(shí)間基準(zhǔn) 輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖 秒 計(jì)數(shù)器計(jì)滿六十后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位 分計(jì)數(shù)器計(jì)滿六十后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位 時(shí)計(jì)數(shù) 器按照 二十四翻一 規(guī)律計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器 計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí) 可以用校正電路進(jìn)行校時(shí) 校分 數(shù)字時(shí)鐘電路 6 圖一 數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖 2 2 器件選擇 2 2 12 2 1 器件表器件表 表一 器件明細(xì)表 器件名稱器件個(gè)數(shù)器件參數(shù)器件標(biāo)號(hào) SEVEN SEG COM A 65mA 1 66v1 7447N62 R115303 R215254 DGND15 C2910nF6 GROUND27 VDD15V8 74LS04D39 KEY SPACE210 74LS190411 VCC25V12 LM555C113 74LS08D514 74LS00D915 7 2 2 22 2 2 器件詳細(xì)介紹器件詳細(xì)介紹 1 四位二進(jìn)制進(jìn)制加 減計(jì)數(shù)器 74LS190 圖二 74LS190 引腳圖 表二 74LS190 功能表 CLK1S LD U D 工作狀態(tài) x11x 保持 xx0 x 預(yù)制數(shù) 上升沿 010 加法計(jì)數(shù) 上升沿 011 減法計(jì)數(shù) 2 二 五 十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器 74LS9074LS90 圖三 74LS90 引腳圖 如圖所示 74LS90 是二 五 十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器 QA QB QC QD 分別是脈沖輸 出線 通過不同的連接方式它可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能 而且還可借助 R01 和 R02 對(duì)計(jì)數(shù)器清零 借助 R9 1 和 R9 2 將計(jì)數(shù)器置 9 8 具體功能如下 a 計(jì)數(shù)脈沖從 INA 輸入 QA 作為輸出端 為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 b 若將 INB 和 QA 相連 計(jì)數(shù)脈沖有 INA 輸入 QD QC QB QA 作為輸出端 則構(gòu)成 8421 碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 c 若將 INA 和 QD 相連 計(jì)數(shù)脈沖由 INB 輸入 QA QD QC QB 作為輸出端 則構(gòu)成 異步 5421 碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 d 清零 置 9 功能 1 異步清零 當(dāng) R01 和 R02 均為 1 R9 1 和 R9 2 中有 0 時(shí) 實(shí)現(xiàn)異步清零 功能 即 QDQCQBQA 0000 2 置 9 功能 當(dāng) R91 和 R92 均為 1 R01 和 R02 中有 0 時(shí) 實(shí)現(xiàn)置 9 功能 即 QDQCQBQA 1001 3 BCD 7 段譯碼器 驅(qū)動(dòng)器 7447 BCD 7 段譯碼器 驅(qū)動(dòng)器是數(shù)字集成電路如圖所示 用于將 BCD 碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的 數(shù)字 然后我們就能看到從 0 9 的數(shù)字 譯碼器原理 7447 譯碼為編碼的逆過程 它 將編碼時(shí)賦予代碼的含義 翻譯 過來 實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器 譯碼器輸 出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系 7447 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器 它在這 里與數(shù)碼管配合使用 表 1 列出了 7447 的真值表 表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系 圖四 7447 引腳圖 9 表三 7447 功能表 LTRBIDCBABI RBOABCDEFG 顯示數(shù)字 1x0001110011111 1x0010100100102 1x0011100001103 1x0100110011004 1x0101101001005 1x0110111000006 1x0111100011117 1x1000100000008 1x1001100011009 xxxxxx01111111 熄滅 10000000111111 熄滅 0 xxxxx100000008 注釋 a LT 試燈輸入 是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而 設(shè)置的 當(dāng) LT 0 時(shí) 無論輸入 D C B 或 A 為何種狀 態(tài) 譯碼器輸出均為低電平 若驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管正常則顯示 出 8 b BI 滅燈輸入 是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的 BI 0 時(shí) 不論 LT 和輸入 D C B 或 A 為何種狀態(tài) 譯碼器 輸出均為高電平 使共陽極數(shù)碼管熄滅 c RBI 滅零輸入 它是為使不希望顯示的 0 熄滅而設(shè)定的 當(dāng)對(duì)每一位 D C B A 0 時(shí) 本應(yīng)顯示 0 但是在 RBI 0 作用下 使譯碼器輸出全為高電平 其結(jié)果和加入滅燈 信號(hào)的結(jié)果一樣 將 0 熄滅 d RBO 滅零輸出 它和滅燈輸入 BI 共用一端 兩者配合使用 可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù) 碼顯示的滅零控制 4 反相器 74LS04 如圖所示 74LS04 反相器是電子電路中簡(jiǎn)單而重要的器件 它可以將高電平轉(zhuǎn) 換成低電平 同時(shí)也可以將低電平轉(zhuǎn)換成高電平 圖五 74LS04 10 2 3 電路設(shè)計(jì) 2 3 12 3 1 總體思想 總體思想 主體電路有功能部件或單元電路組成 在設(shè)計(jì)這些電路或選擇部件是 盡量選用同類 型的器件 如所有功能部件都采用 TTL 集成電路或都采用 CMOS 集成電路 整個(gè)系統(tǒng)所 用的器件應(yīng)盡可能的少 下面介紹各功能部 與單元電路的設(shè)計(jì) 2 3 22 3 2 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 振蕩器是數(shù)字時(shí)鐘的核心 振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字時(shí)鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn) 確程度 通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路 石英晶體振蕩器具有頻率精確 振蕩穩(wěn) 定 溫度系數(shù)小的特點(diǎn) 可以滿足一般數(shù)字時(shí)鐘走時(shí)準(zhǔn)確性的要求 一般來說 振蕩 器頻率越高 計(jì)時(shí)精度越高 在電子手表中 常取的晶振的頻率 32768Hz 在本次設(shè)計(jì) 中 精度要求不是很高 所以選用有集成電路定時(shí)器 555 與 RC 組成的多諧振蕩器 振 蕩頻率為 1Hz 電路圖及參數(shù)如圖二所示 圖六 555 振蕩器 2 3 32 3 3 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 1 分和秒計(jì)數(shù)器 11 分和秒計(jì)數(shù)器都是 M 60 的計(jì)數(shù)器 其計(jì)數(shù)規(guī)律為 00 01 58 59 00 選 74LS190 單時(shí)鐘同步十進(jìn)制加 減計(jì)數(shù)器電路 作為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90 十分頻計(jì)數(shù)器 作為個(gè)位計(jì)數(shù)器 再將它們級(jí)聯(lián)組成模數(shù) M 60 的計(jì)數(shù)器 分計(jì)數(shù)器育苗計(jì)數(shù)器原理相同 如圖三所示 圖七 秒計(jì)數(shù)器及顯示電路 2 時(shí)計(jì)數(shù)器 時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè) 二十四翻一 的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器 即當(dāng)時(shí)鐘運(yùn)行到 23 時(shí) 59 分 59 秒時(shí) 秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí) 數(shù)字時(shí)鐘自動(dòng)顯示為 00 時(shí) 00 分 00 秒 選用兩片 74LS190 四位二進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器 級(jí)聯(lián)而成 12 圖八 時(shí)計(jì)數(shù)器電路 2 2 3 3 4 4 校時(shí)電路設(shè)計(jì)校時(shí)電路設(shè)計(jì) 當(dāng)數(shù)字時(shí)鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí) 需要校正時(shí)間 校時(shí)是數(shù)字時(shí)鐘應(yīng) 具備的基本功能 為使電路簡(jiǎn)單 只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí) 對(duì)校時(shí)電路的要求是 在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù) 在分校正時(shí)不 影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù) 校時(shí)方式有 快校時(shí) 和 慢校時(shí) 兩種 快校時(shí) 是通過開關(guān)控制 使計(jì)數(shù)器對(duì) 1Hz 的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù) 慢校時(shí) 使用手動(dòng)生產(chǎn)單脈 沖作為校時(shí)脈沖 圖五為 校時(shí) 校分 電路 校時(shí)控制功能表如表一所示 當(dāng) 校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的 1Hz 脈沖 當(dāng) S1 或 S2 分別為 0 時(shí)進(jìn)行 快校時(shí) 如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供 則可進(jìn)行 慢校時(shí) 開關(guān) S1 或 S2 為零 13 或?yàn)橐粫r(shí) 可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng) 接電容可以緩解抖動(dòng) 必要時(shí)刻將其改為去抖開關(guān) 圖九 校時(shí)校分電路 表四 校時(shí)開關(guān)功能表 S2 S1 功能 1 1 計(jì)數(shù) 0 1 校分 1 0 校時(shí) 2 3 5 主體電路圖 根據(jù)設(shè)計(jì)的主體思想和各部分電路 按照流向分級(jí)安裝 逐級(jí)級(jí)聯(lián) 每一級(jí)指組 成數(shù)字鐘的各功能電路 注意事項(xiàng) 級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)配合不同步 或尖峰脈沖干擾 引起邏輯混亂 可以 增加邏輯門來延時(shí) 如果顯示字符變化很快 模糊不清 可能由于電源電流的跳變引 起的 可在集成電路器件的電源端加退耦濾波電容 經(jīng)過糾正設(shè)計(jì)方案中的不足之處后 聯(lián)出總體邏輯電路圖 如圖十所示 14 圖十 數(shù)字鐘的主題電路邏輯圖 2 4 電路仿真測(cè)試 連接好電路后進(jìn)行仿真 2 4 12 4 1 基本功能測(cè)試基本功能測(cè)試 兩個(gè)開關(guān)都接高電平 此時(shí)和分計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù) 秒計(jì)數(shù)器計(jì)到 59 時(shí) 下一個(gè)脈 沖到來時(shí) 分的各位加一 當(dāng)分計(jì)數(shù)器計(jì)到 59 并且秒計(jì)數(shù)器計(jì)到 59 時(shí) 時(shí)計(jì)數(shù)器的 個(gè)位加一 即當(dāng)時(shí)鐘運(yùn)行到 23 時(shí) 59 分 59 秒時(shí) 秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí) 數(shù)字時(shí)鐘自動(dòng)顯示為 00 時(shí) 00 分 00 秒 如圖所示 15 圖十一 基本功能仿真測(cè)試 2 4 22 4 2 校正功能測(cè)試校正功能測(cè)試 左開關(guān)接高電平 右開關(guān)接低電平時(shí) 可以對(duì)分計(jì)數(shù)器進(jìn)行校正 右開關(guān)接高電平 左開關(guān)接低電平時(shí) 可以對(duì)分計(jì)數(shù)器進(jìn)行校正 如圖所示 圖十二 基本功能 17 仿真測(cè)試 18 圖十三 基本功能仿真測(cè)試 三 總結(jié) 3 1 結(jié)論 在進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)中 遇到了很多的問題 設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí) 由于電源和地的選 擇不正確 導(dǎo)致數(shù)碼管無法顯示 設(shè)計(jì)顯示電路時(shí) 沒有注意數(shù)碼管是共陰還是共陽 導(dǎo)致連接錯(cuò)誤 設(shè)計(jì)校正電路時(shí) 剛開始的門電路選用 2V 的 CMOS 系列 導(dǎo)致校正電 路無法發(fā)揮作用 后改用 74LS 系列 電路才發(fā)揮作用 通過自己親身設(shè)計(jì) 熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使 用方法 也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣 7 雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì) 但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步 驟 和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 3 2 優(yōu)點(diǎn)與不足 3 2 13 2 1 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子中的基本計(jì)時(shí)功能 并且增加了校正電路 在小時(shí)校正時(shí)不影 響分和秒的正常計(jì)數(shù) 在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù) 3 2 23 2 2 不足不足 基本脈沖的產(chǎn)生采用的時(shí)三五定時(shí)器電路 產(chǎn)生的秒脈沖不夠精確 3 3 心得與體會(huì) 我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路 對(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解 但那 都是一些理論的東西 通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì) 我才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相 結(jié)合 從中對(duì)我學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解 在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中 更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工 作原理和其具體的使用方法 也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料 來解決問題的習(xí)慣 雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì) 但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解 了課程設(shè)計(jì)的一般步驟 和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義 而是對(duì)待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力 設(shè)計(jì)的過程 設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的 每一個(gè)環(huán)節(jié) 電路中各個(gè)部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的 各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能 使用