學(xué)士學(xué)位論文—-數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一、設(shè)計(jì)課題二、設(shè)計(jì)任務(wù)三、設(shè)計(jì)要求四、分析及設(shè)計(jì)過程五、組裝及調(diào)試過程六、參考文獻(xiàn)（各芯片功能）七、設(shè)計(jì)心得及總結(jié)、設(shè)計(jì)課題多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)任務(wù)1給定的主要器件:-H- UL 心片數(shù)量-H- UL 心片數(shù)量555174ls191174ls90274ls74174ls92174ls00274ls4742實(shí)驗(yàn)原理圖:emUI JT C- 4giU1JT4H1Q：$llEttIUIUH2.2tKJ匚TCI卞|f t b c 同m屈t丟Ri訶9廠也IICS74LSSQ*teaA & CEllML34T (4B)A B1 3ML M 91 S2 Qi|gl |s I疋

2、片 m9DIC1ICPi L5SQICQMSP 21C7UL58C10?I1LI1.71392rt 4 m3T11 b H9I K2 5f 159?i$|hP ID015LCli.心4： (4： f r h ICS7 131?邸 r t * it t d !?L .id JJ 1L3LI9|.O7 64aJ三、數(shù)字鐘的功能要求基本功能以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，為節(jié)省器件，其中秒的個(gè)位可以用發(fā)光 二極管指示，小時(shí)的十位亦可以用發(fā)光二極管指示，燈亮為“ T,燈滅為“ 0”。 小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)要求為“ 12翻1”。要求手動快速校時(shí)、校分或慢校時(shí)、慢校 分。擴(kuò)展功能定時(shí)控制，其時(shí)間自定；仿廣播電

3、臺整點(diǎn)報(bào)時(shí)；觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí) 數(shù)或自動報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)。2、設(shè)計(jì)步驟與要求：擬定數(shù)字鐘電路的組成框圖，要 求設(shè)計(jì)優(yōu)化，電路功能多，器件少，成本低。設(shè)計(jì)并安裝各單元電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯(lián)與調(diào)試。測試數(shù)字鐘系統(tǒng)的邏輯功能，使?jié)M足設(shè)計(jì)功能的要求。畫出數(shù)字鐘系統(tǒng)的整機(jī)邏輯電路圖。寫出課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、設(shè)計(jì)分析于過程本課題是數(shù)字電路中計(jì)數(shù)、分頻、譯碼、顯示及時(shí)鐘振蕩器等組合邏輯電路 與時(shí)序邏輯電路的綜合應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)，要求掌握多功能數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)方法、 裝調(diào)技術(shù)及數(shù)字鐘的擴(kuò)展應(yīng)用。1、 數(shù)字鐘的功能要求 （1）基本功能：準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、 秒的時(shí)間；小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“ 12翻1”，

4、分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)位； 校正時(shí)間。（2）擴(kuò)展功能定時(shí)控制；仿廣播電臺整點(diǎn)報(bào)時(shí)；報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)；觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)。2、數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖如圖S1-1所示，數(shù)字鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分所組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。系統(tǒng)的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，然后經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(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)器按照“ 12翻T規(guī)律計(jì)數(shù)。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、校秒。各擴(kuò)展電路必須在主體電路正常運(yùn)行的

5、情況下才能進(jìn)行功能擴(kuò)展。圖S1-1多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖3、主體電路的設(shè)計(jì)主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設(shè)計(jì)這些電路或選擇部件時(shí)，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CMO集成電路。整個(gè)系統(tǒng)所用的器件種類應(yīng)盡可能少。下面 介紹各功能部件或電路的設(shè)計(jì)。（1）振蕩器振蕩器是數(shù)字鐘的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了數(shù) 字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，所以通常選用石英晶體來構(gòu)成振蕩器電路。 來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)的精度就越高，但耗電量將增大。如圖S1-2所示電路為電子手表集成電路(如 5C702)中的晶體振蕩器電路， 常取晶振的頻率為32768Hz,因其內(nèi)部

6、有15級2分頻集成電路，所以輸 出端正好得到1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。如果精度要求不高也可以采用由集成邏 輯門與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器或由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。這里選用555構(gòu)成的多諧振蕩器，設(shè)振蕩器頻fO=103Hz,電 路參數(shù)如圖S1-3所示，其中10KQ電位器RP可微調(diào)振蕩器的輸出頻率 fO. (2)分頻器分頻器的功能主要有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號； 二是可提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號，如仿電臺報(bào)時(shí)用的103Hz的高音頻信號和500Hz的低音頻信號等。選用中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器 74LS90 可以完成上述功能。如圖S1-4所示，將3片74LS90進(jìn)行級聯(lián)，因每片 為1/1

7、0分頻器，3片級聯(lián)正好獲得1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。由74LS90的功 能表可得，當(dāng)它接成BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，QA的輸出是輸入脈沖CP的 2分頻，所以第1片74LS90的QA輸出脈沖的頻率為500Hz。圖S1-3 555振蕩器1陽11圖S1-4振蕩器與分頻器電路(3) 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器分和秒計(jì)數(shù)器都是模 M=60的計(jì)數(shù)器，采用中規(guī)模集成電路十進(jìn) 制計(jì)數(shù)器至少需要2片，因?yàn)?Oi iJ*L 1JI l.-3L11?= N-tc11管腳圖74ls00五、組裝及調(diào)試過程1、555振蕩器的功能測試與調(diào)節(jié)555振蕩器工作的正常與否決定了本次設(shè)計(jì)的成敗，它是第一道坎，也是最關(guān)鍵的一步。根據(jù)555工作原理，設(shè)計(jì)出能

8、夠產(chǎn)生多諧振蕩頻率 的邏輯電路圖，并根據(jù)電路圖連線。用頻率計(jì)測試輸出頻率，并通過調(diào) 節(jié)電位器可以得到1000Hz的輸出頻率。2、時(shí)鐘秒位電路的測試與調(diào)節(jié)我們知道74LS90芯片是十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，而 74LS92芯片是二-六- 十混合進(jìn)制計(jì)數(shù)器。時(shí)鐘的秒剛好是六十進(jìn)制，通過 2片芯片的共同使 用，振蕩器產(chǎn)生的頻率分頻后作為 90的輸入脈沖，90的進(jìn)位輸出作為 92的輸入脈沖顯然就以實(shí)現(xiàn)這一功能。 連線時(shí)，務(wù)必認(rèn)清各芯片的引腳， 否則將前功盡棄。3、時(shí)鐘分位電路的測試與調(diào)節(jié)時(shí)鐘的分位和秒位測試完全相同，只需將秒十位的進(jìn)位輸出作為分 個(gè)位的輸入信號即可實(shí)現(xiàn)。4、時(shí)鐘十位電路的測試與調(diào)節(jié)時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)

9、“12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)時(shí) 器運(yùn)行到12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)字鐘應(yīng)自動顯示為01時(shí)00分00秒。也就是說時(shí)位的個(gè)位應(yīng)取十進(jìn) 制，而再來3個(gè)信號后時(shí)位應(yīng)變?yōu)?0。這里時(shí)位的個(gè)位用191計(jì)數(shù)器計(jì) 數(shù)，十位采用74LS74芯片。最終完成了時(shí)鐘時(shí)位的計(jì)數(shù)功能。六、參考文獻(xiàn)（各芯片功能）四程舖岀端I 11I I預(yù)譽(yù)控慚YLDQ3 Q2 QIQG C/B即輸入_CP71LS191GF輸出一CRmt；U/DD C B AfrIlli四拉輸入諾74IS191 引腳圖74IS90引腳圖10icr ML-74ls74引腳圖柿出CD4511引腳圖七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及

10、心得在這里首先感謝老師的悉心指導(dǎo)、教誨、督促和幫助，讓我能夠在兩天時(shí)間 內(nèi)完成多功能數(shù)字鐘這個(gè)課程設(shè)計(jì)。之前通過對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)初步掌握了數(shù)字電子 技術(shù)的基本概念、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本方法，但實(shí)際動手、設(shè)計(jì)電路和電路調(diào) 試的能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足?；仡櫰鸫舜握n程設(shè)計(jì)，至今我們?nèi)愿锌级?。的確，自從拿到題目到完成整個(gè)數(shù)字鐘的功能， 從理論到實(shí)踐，可以學(xué)到很 多很多的東西，我更進(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。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我了解了 課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。這次實(shí)驗(yàn)中我最主要的難題就是校時(shí)和校分， 對校時(shí)電路的要求是，在進(jìn)行 小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒計(jì)數(shù)器的正常計(jì)數(shù)， 同理，進(jìn)行分校正時(shí)不影響秒計(jì)數(shù) 器的正常計(jì)數(shù)，對于這個(gè)電路所用的與非門較為復(fù)雜， 稍有失誤就會導(dǎo)致接線錯(cuò) 誤而無法出現(xiàn)想要的實(shí)驗(yàn)效果。通過詢問老師得知需要用到三片74IS00芯片10個(gè)與非