三位數(shù)字顯示計時系統(tǒng)-數(shù)字電路邏輯設(shè)計課設(shè)

太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 課程設(shè)計太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院數(shù)字電路邏輯設(shè)計 課程設(shè)計 設(shè)計名稱 三位數(shù)字顯示計時系統(tǒng) 專業(yè)班級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 張 博 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院專業(yè)班級學(xué)生姓名課程名稱數(shù)字電路邏輯設(shè)計設(shè)計名稱三位數(shù)字顯示計時系統(tǒng)設(shè)計周數(shù)1.5周指導(dǎo)教師張博設(shè)計任務(wù)主要設(shè)計參數(shù)設(shè)計一個三位數(shù)字顯示的時間計數(shù)系統(tǒng)，要求：（1） 計時要求精確到秒，最大計時9分59秒；（2） 設(shè)計按鈕開關(guān)控制計時器的啟動、停止及清零； （3）要求開機(jī)時可以自動清零。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計要求1、根據(jù)選題要求，進(jìn)行方案比較，畫出系統(tǒng)框圖，進(jìn)行初步設(shè)計。2、設(shè)計單元電路，計算參數(shù)，選擇元器件。3、畫出系統(tǒng)電路原理圖。4、利用EWB軟件對原理圖進(jìn)行仿真，修改設(shè)計中的疏漏。5、現(xiàn)場安裝調(diào)試。 6、撰寫課程設(shè)計說明書。主要參考資 料1 賈秀美. 數(shù)字電路硬件設(shè)計實踐. 高等教育出版社, 2008學(xué)生提交歸檔文件課程設(shè)計說明書，主要包括以下內(nèi)容：1. 設(shè)計方案，系統(tǒng)框圖，原理分析；2. 系統(tǒng)各模塊的原理圖；3. EWB軟件仿真分析；4. 設(shè)計總結(jié)部分，指出設(shè)計系統(tǒng)的特點及選用方案優(yōu)缺點，提出改進(jìn)意見及展望，總結(jié)設(shè)計收獲、體會；5. 參考文獻(xiàn)。課程設(shè)計任務(wù)書注：1.課程設(shè)計完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面任務(wù)書說明書圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂） 2.可根據(jù)實際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變。指導(dǎo)教師簽名： 日期： 目錄一、設(shè)計目的- 1 -二、設(shè)計任務(wù)- 1 -三、設(shè)計方案- 1 -四、設(shè)計要求- 2 -五、設(shè)計原理- 2 -六、設(shè)計仿真- 3 -七、設(shè)計實驗操作- 4 -八、故障分析及原因- 5 -8.1 故障產(chǎn)生原因- 5 -8.2 故障的分析方法- 6 -九、實驗結(jié)果及顯示- 7 -十、設(shè)計總結(jié)及體會- 9 -致謝- 10 -參考文獻(xiàn)- 11 - 專業(yè)班級 學(xué)號 姓名 成績 裝訂線 三位數(shù)字顯示計時系統(tǒng) 一、設(shè)計目的 1.進(jìn)一步熟悉和掌握常用數(shù)字電路元器件的應(yīng)用。 2.鞏固加深理解數(shù)字電路的基本理論知識，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)計的基本方法及在面板上接線的方法、技術(shù)、要注意的問題。 3.培養(yǎng)數(shù)字電路實物制作、調(diào)試、測試、故障查找和排除的方法。 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，提高分析解決實際問題的能力。 6.學(xué)會運用仿真軟件進(jìn)行電路仿真。 二、設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個3位數(shù)字顯示的時間計數(shù)系統(tǒng)，以供運動員比賽用。要求如下： 1.精確到秒，最大計時為9分59秒。 2.開機(jī)時自動清零。 3.具有啟停輸入控制功能，按下啟停輸入控制鍵時，開始計時，再次按下時，停止計時。 4.用7段數(shù)碼管顯示時間。 三、設(shè)計方案 數(shù)字顯示計時系統(tǒng)是通過控制電路使加法計數(shù)器對連續(xù)脈沖進(jìn)行計數(shù)，而加法計數(shù)器通過譯碼器來顯示它記憶的脈沖周期個數(shù)。 1. 連續(xù)脈沖發(fā)生： 可選用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生，也可選用石英晶體振蕩器，通過計數(shù)器分頻產(chǎn)生，獲得精確的秒脈沖信號。 2計數(shù)及譯碼顯示： 加法計數(shù)器構(gòu)成電子秒表的計數(shù)單元。分頻器輸出端取得周期為一秒的矩形脈沖送入計數(shù)器中。 三個計數(shù)器的輸出端分別與三個數(shù)碼顯示譯碼器的相應(yīng)輸入端連接。 可顯示0：009：59計時。 四、設(shè)計要求 1. 設(shè)計思路清晰，給出整體設(shè)計框圖； 2. 設(shè)計各單元電路，給出具體設(shè)計思路、電路器件； 3. 總電路設(shè)計； 4. 計算機(jī)仿真； 5. 安裝調(diào)試電路； 6. 寫出設(shè)計報告。 五、設(shè)計原理 1. 74LS160功能表; 輸入 輸出CR LD CTT CTP CP D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q30 * * * * * * * *1 0 * * d0 d1 d2 d3 1 1 1 1 * * * *1 1 0 * * * * * *1 1 1 0 * * * * *0 0 0 0d0 d1 d2 d3 計數(shù)觸發(fā)器保持，CO=0保持 74LS160，為模十加法計數(shù)器。使用三片：第一片清零端CR,置數(shù)端LD,CTT,CTP均置1，CP輸入連續(xù)脈沖，實現(xiàn)模十計數(shù)，經(jīng)過十個脈沖后，輸出端CO=1。將第一片芯片的輸出端CO接第二個芯片的CTT和CTP，第二個芯片的置數(shù)端LD置1，CP輸入連續(xù)脈沖，當(dāng)?shù)谝粋€芯片循環(huán)一次時才開始計數(shù)。由于該芯片為異步清零，所以將輸出QB,QC接入與非門，輸出接入清零端CR,當(dāng)計數(shù)至5時，實現(xiàn)清零，完成模六計數(shù)。將第二片芯片的清零端的CR接高位片的脈沖輸入端CP，高位位片清零端CR,置數(shù)端LD,CTT,CTP均置1，當(dāng)?shù)诙酒瑢崿F(xiàn)一次清零即模六計數(shù)一次，才開始計數(shù)，實現(xiàn)模十計數(shù)。 274L00為與非門芯片。 與非門功能表ABY001011110110六、設(shè)計仿真 七、設(shè)計實驗操作 1. 取實驗所需芯片：一片74LS00，三片74LS160 2. 分別將三個74LS160電源,接地端接好,CP接連續(xù)脈沖，ENT,ENP,LD,CLR接1，QA,QB,QC,QD接數(shù)碼顯示管的A,B,C,D，測試芯片的計數(shù)功能。74LS00電源,接地接好，按與非門的功能表測試芯片功能。 3測試完成后，按如上仿真電路圖連線。 4. 安裝、調(diào)試步驟 1)按照真值表和管腳圖用3塊74LS160安裝成最大為9分59秒的計時器，使其能正確顯示。 2)按照管腳圖和原理圖對應(yīng)接好數(shù)碼管，使其準(zhǔn)確顯示數(shù)字。 3)把已插入但未連接的線理清楚，然后把它們對應(yīng)接入正確位置，使電路接通。 實踐表明，一個電子裝置，即使用仿真軟件仿真沒問題，但接實物時，往往不能達(dá)到設(shè)計的預(yù)期效果。因此電子產(chǎn)品做出來之后，不僅要仿真，更要進(jìn)行實物測試。 這是因為設(shè)計者在設(shè)計時，很難考慮到實際的各種情況及其所處環(huán)境對電路的影響程度。 八、故障分析及原因 在電路的調(diào)試過程中，可謂是歷經(jīng)艱難險阻，通過排除故障后，才把電路給測試通過。 8.1 故障產(chǎn)生原因 對于新設(shè)計電路來說，調(diào)試中產(chǎn)生的故障原因主要有以下幾種情況。 1)元器件、接口處損壞。電子電路中通常有很多的元器件在安裝的過程中，由于某種不正確操作，容易損壞電子器件。電子器件損壞后，將使電路不能實現(xiàn)它的功能。 2)電子器件與面包板接觸不良。由于線與接口處孔的大小不是很適合，接上的線比較容易脫落：由于管腳沒插好，也會導(dǎo)致接觸不良。 3)安裝的接線電路與原理圖不一致，主要是某些管腳比較靠近，接線時沒注意就 接錯了 4)某些電子器件的沒用到的端子沒有接地線或接高電平。 5)競爭與冒險現(xiàn)象。當(dāng)電子器件的兩端同時同時變化時，容易產(chǎn)生競爭冒險現(xiàn)象，導(dǎo)致電路顯示不穩(wěn)定。 8.2 故障的分析方法 在電路的調(diào)試過程中不可避免的出現(xiàn)各種各樣的問題，在查找故障時，需要耐心和細(xì)心，一步一步地檢查。 1)安裝前，對每個器件進(jìn)行檢查，是否有管腳缺失，是否與功能表的各項功能一致。 2)在安裝時要逐個安裝、調(diào)試，檢查是否達(dá)到了預(yù)定的要求。 3)在斷電情況下，觀察是否有器件沒有與面包板接觸好，是否有線脫落的現(xiàn)象，是否按照了原理圖上進(jìn)行安裝，是否有器件沒有接通電源。 4)在通電情況下，用一根導(dǎo)線接到共陰極的LED上，另一端接到待檢查處，從信號源到輸出一一進(jìn)行檢查，觀察是否與仿真時的情況一致，是否與預(yù)期的電平一致。 九、實驗結(jié)果 0：00 0：01 0：02 0：09 0：10 0：19 0：20 0：59 1：00 9：59 0：00 十、設(shè)計總結(jié)及體會 數(shù)字電路邏輯設(shè)計的課程設(shè)計結(jié)束了，我和同學(xué)們一起度過了這段忙碌而充實的時光。這次的課程設(shè)計深刻的反映出實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)這句話的真諦。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆保ㄟ^這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。 在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出了自己設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。在今后的學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)該發(fā)現(xiàn)自己的不足然后虛心學(xué)習(xí)，更加完善自己，為今后步入社會參加工作打下足夠的基礎(chǔ)。 致謝 在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會，能夠獨立地完成一個課程設(shè)計，并在這個過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在這學(xué)期快要結(jié)束的時候，能夠?qū)W(xué)到的知識應(yīng)用到實踐中，增強(qiáng)了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。 感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這三年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意。 在這次課程設(shè)計的撰寫中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設(shè)計的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計上的難題。 最后再一