數(shù)字時(shí)鐘電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：數(shù)字時(shí)鐘院 系：專 業(yè)：年 級：學(xué) 號：姓 名：指導(dǎo)教師：西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2013年8月27日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè)電力機(jī)車 姓 名羅登學(xué) 號20116804開題日期： 2013年 7月 1日 完成日期：2013年 8月27日題 目數(shù)字時(shí)鐘一、設(shè)計(jì)的目的主要目的是培養(yǎng)我們學(xué)生思行合一的思維模式。把在平時(shí)的課程教學(xué)上學(xué)習(xí)了許多理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，以實(shí)踐檢驗(yàn)我們所學(xué)的知識(shí)是否正確，從而讓我們對“科學(xué)生產(chǎn)力”有深刻理解，明確我們的學(xué)習(xí)目的，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。同樣重要的是，通過這一過程能讓我們樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)的作風(fēng)，增強(qiáng)分析復(fù)雜問題的能力，提升信息的收集、篩

2、選與整理能力。一言以蔽之，通過這個(gè)綜合設(shè)計(jì)，能讓我們各方面專業(yè)素質(zhì)得到提升。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)一個(gè)具備準(zhǔn)確計(jì)時(shí)功能的計(jì)時(shí)裝置，其應(yīng)具備以下功能：1. 能夠準(zhǔn)確計(jì)時(shí)；2. 能夠?qū)πr(shí)和分鐘進(jìn)行人為調(diào)整；3. 對小時(shí)和分鐘的調(diào)整相互獨(dú)立，互不干擾；此外還要能夠Multisim10軟件進(jìn)行仿真。三、指導(dǎo)教師評語四、成 績指導(dǎo)教師 (簽章) 年 月 日目錄數(shù)字時(shí)鐘4一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求4Ø設(shè)計(jì)任務(wù)4Ø設(shè)計(jì)要求4二、方案設(shè)計(jì)與論證4Ø方案設(shè)計(jì)4Ø方案論證5三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算5Ø24進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)6Ø60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)7Ø

3、;時(shí)分秒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)9Ø顯示電路設(shè)計(jì)9Ø校時(shí)電路設(shè)計(jì)10四、總原理圖及元器件清單11Ø總原理圖11Ø元器件清單11五、性能測試與分析12六、結(jié)論與心得13七、參考文獻(xiàn)14數(shù)字時(shí)鐘一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求Ø 設(shè)計(jì)任務(wù)利用所學(xué)的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是所學(xué)的各中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)能夠數(shù)字時(shí)鐘。Ø 設(shè)計(jì)要求1. 能夠準(zhǔn)確計(jì)時(shí)；2. 能夠顯示24小時(shí)制的時(shí)、分、秒；3. 能夠進(jìn)行人工校時(shí)；4. 用Multisim10軟件進(jìn)行仿真。二、 方案設(shè)計(jì)與論證Ø 方案設(shè)計(jì)圖 1數(shù)字時(shí)鐘總體結(jié)構(gòu)框圖由于“分”和“秒”是60進(jìn)制的，所以需要一個(gè)60

4、進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，“時(shí)”是24進(jìn)制的，故還需要一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器作“秒”和“分”的計(jì)時(shí)器，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器作“時(shí)”的的計(jì)時(shí)器。解決顯示問題就需要譯碼器和顯示器。至于校時(shí)問題，用兩個(gè)開關(guān)來控制“時(shí)”、“分”計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)脈沖就可以輕松解決。電路的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 1所示。Ø 方案論證鑒于整體考慮，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器都用兩片四進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS160來構(gòu)建，這樣做的好處是，計(jì)數(shù)器輸出的高低（前四位和后四位）都是8421碼，這樣就可以用帶有8421碼譯碼電路的數(shù)碼顯示模塊，一步就解決了兩個(gè)問題。至于校時(shí)問題，設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)說到，可以用兩個(gè)開關(guān)來控制“時(shí)”、“分”計(jì)

5、時(shí)電路的計(jì)時(shí)脈沖就可以解決。計(jì)數(shù)脈沖可以用晶振，在Multisim10仿真中可以用時(shí)鐘信號來等效。三、 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算首先介紹要用到的主要集成電路的邏輯功能。圖 2 74LS1601、十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS160管腳號功能A/B/C/D預(yù)置數(shù)輸入端QA/QB/QC/QD計(jì)數(shù)結(jié)果輸入端RCO進(jìn)位輸出端LOAD置數(shù)控制端（低電平有效）CLR復(fù)位控制端（低電平有效）ENP/ENT使能端CLK計(jì)數(shù)脈沖輸入端其具有異步復(fù)位和同步置數(shù)功能。如圖 2所示。2、與非門電路74LS00實(shí)現(xiàn)邏輯與非運(yùn)算。如圖 4所示。3、非門電路74LS04實(shí)現(xiàn)邏輯反相運(yùn)算。如圖 5所示。4、帶8421碼譯碼器的數(shù)碼顯

6、示電路DCD_HEX圖 3 DCD_HEX圖 4 74LS00圖 5 74LS04具有8421碼譯碼功能和顯示功能。如圖 3所示。Ø 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)圖 624進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路原理圖首先將兩片十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS160級聯(lián)，即將低位的進(jìn)位信號RCO連接到高位的計(jì)數(shù)脈沖輸入端CLK，這樣得到10*10的100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再截取前24個(gè)狀態(tài)就得到24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。采用異步復(fù)位法來截取，于是截取信號就應(yīng)該是：QD2/QC2/QB2/QA2/QD1/QC1/QB1/QA1=0010 0100,于是將高位的QB與低位的QC用74LS00進(jìn)行與非運(yùn)算就得到復(fù)位信號，將復(fù)位信號輸入到兩IC的C

7、LR端，同時(shí)將復(fù)位信號用74LS04反相即可得到24進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號。最后對芯片使能，即將兩集成電路的ENT/ENP接高電平（+5V）。同時(shí)，由于沒有使用預(yù)置數(shù)功能，所以要將這一功能屏蔽，只需要將置數(shù)控制端LOAD也接高電平即可。其電路原理圖如圖 6所示。圖 724進(jìn)制計(jì)數(shù)器子電路模型為了使電路形式簡潔，將這一電路以子電路形式代替如下圖 7所示：Ø 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)首先將兩片十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS160級聯(lián)，即將低位的進(jìn)位信號RCO連接到高位的計(jì)數(shù)脈沖輸入端CLK，這樣得到10*10的100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再截取前60個(gè)狀態(tài)就得到60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。采用異步復(fù)位法來截取，于是截取信

8、號就應(yīng)該是：QD2/QC2/QB2/QA2/QD1/QC1/QB1/QA1=0110 0000,于是將高位的QB與QCE用74LS00進(jìn)行與非運(yùn)算就得到復(fù)位信號，將復(fù)位信號輸入到兩IC的CLR端，同時(shí)將復(fù)位信號用74LS04反相后就作為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出。最后對芯片使能，即將兩集成電路的ENT/ENP接高電平（+5V）。同時(shí)，由于沒有使用預(yù)數(shù)功能，所以要將這一功能屏蔽，只需要將置數(shù)控制端LOAD也接高電平即可。其電路原理圖如圖 8所示。圖 860進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路原理圖為了使電路形式簡潔，將這一電路以子電路形式代替如下圖 9所示：圖 9 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器子電路模型以上24進(jìn)制和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器子

9、電路的管腳功能如下：IO4/IO3/IO2/IO1低四位輸出端IO8/IO7/IO6/IO5高四位輸出端IO9計(jì)時(shí)脈沖輸入端IO10進(jìn)位輸出端注：24進(jìn)制計(jì)數(shù)器是用作“時(shí)”計(jì)時(shí)電路，不需要進(jìn)位，故其沒有拉出進(jìn)位輸出端IO10。Ø 時(shí)分秒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)圖 10 時(shí)分秒電路設(shè)計(jì)用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器作“分”和“秒”的計(jì)時(shí)電路，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器作“時(shí)”計(jì)時(shí)電路。將“秒”計(jì)時(shí)電路的進(jìn)位輸出端接“分”計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)脈沖輸入端，同樣將“分”計(jì)時(shí)電路的進(jìn)位輸出端接“時(shí)”計(jì)時(shí)電路的脈沖輸入端?！皶r(shí)”、“分”和“秒”各自計(jì)時(shí)電路都有高四位和低四位輸出，“秒”計(jì)時(shí)電路還需要用一個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘脈沖源輸入計(jì)時(shí)脈沖。其電路

10、原理圖如圖 10所示。Ø 顯示電路設(shè)計(jì)圖 11 顯示電路設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器是用74LS160以10*10方式截取的進(jìn)制，所以每個(gè)計(jì)數(shù)器輸出的高四位和低四位都是8421碼，故可以將計(jì)數(shù)器輸出端直接接入帶有8421碼的譯碼器的數(shù)碼顯示模塊電路。其電路原理圖如圖 11所示。Ø 校時(shí)電路設(shè)計(jì)圖 12 校時(shí)電路設(shè)計(jì)用兩個(gè)單刀雙開關(guān)來控制“時(shí)”、和“分”計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)脈沖來源來實(shí)現(xiàn)可以人工校時(shí)功能。由于“秒”校時(shí)沒有多大意義，所以沒有設(shè)置秒的校時(shí)電路。其電路原理圖如圖 12所示。四、 總原理圖及元器件清單Ø 總原理圖圖 13 數(shù)字時(shí)鐘總體電路原理圖Ø 元器件清

11、單元件名稱元件功能74LS160十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS00與非門電路，實(shí)現(xiàn)邏輯與非運(yùn)算74LS04非門電路，實(shí)現(xiàn)邏輯非運(yùn)算DCD_HEX帶8421碼譯碼功能的數(shù)碼顯示ICKEY單刀雙擲開關(guān)，本次設(shè)計(jì)中用于校時(shí)CLOCK_VOLTAGE電壓型時(shí)鐘脈沖信號源五、 性能測試與分析設(shè)計(jì)完成后，用Multisim10進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下所示；圖 14 性能測試11. 顯示為：00:02:11圖 15 性能測試22. 用“分”校時(shí)鍵“M”校時(shí)為：00:50:40圖 16 性能測試33. 用“時(shí)”校時(shí)鍵“H”校時(shí)為：16:53:064. 性能分析：通過以上三步，可以說明電路設(shè)計(jì)基本正確，具備準(zhǔn)確計(jì)時(shí)功能

12、，而且能進(jìn)行“時(shí)”與“分”的獨(dú)立校時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定正確，同時(shí)還可以改變校時(shí)電路的V2的頻率來調(diào)整校時(shí)的時(shí)候數(shù)字跑的速度。六、 結(jié)論與心得本次課程設(shè)計(jì)，首先明確設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘，然后拿出總體設(shè)計(jì)方案并對方案進(jìn)行了論證，接著進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)，相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，又根據(jù)設(shè)計(jì)選擇恰當(dāng)?shù)募呻娐坊蛟嫵鲭娐吩韴D并在Multisim10中進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果與預(yù)期基本一致，本次設(shè)計(jì)圓滿結(jié)束。通過這次設(shè)計(jì)，感觸最深的是科學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力還需要實(shí)踐操作能力、還需要實(shí)干精神。我們在課堂上所學(xué)的理論知識(shí)不經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)就永遠(yuǎn)不知道它是否正確，就不知道它對日常生活會(huì)產(chǎn)生怎樣的深刻影響。正是通過這次課

13、程設(shè)計(jì)，讓我們初步了解到我們所學(xué)的知識(shí)并不是永遠(yuǎn)沉睡的死板的公式，而是活躍在我們的日常生活中，細(xì)心一點(diǎn)我們就可以找到這些知識(shí)在生活聽痕跡。從而從另一方面極大增強(qiáng)了我們對學(xué)習(xí)的熱情，對科學(xué)的崇敬。這是在精神層面對我們產(chǎn)生的影響。在實(shí)際生活層面，通過這次課程設(shè)計(jì)，主要增強(qiáng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，或者說增強(qiáng)了我們的知識(shí)轉(zhuǎn)化能力，這樣說更為形象。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代和信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代的今天，可以說“轉(zhuǎn)化”能力可以說是在社會(huì)上立足的必備素質(zhì)，這樣就強(qiáng)化了我們的社會(huì)生存能力。在設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到各種各樣的問題，對這些問題利用鹽業(yè)知識(shí)進(jìn)行分析，比較，最后確定最佳解決方案。這一系列過程都在強(qiáng)化我們的思維拓展能力，讓我們分析思考問題更加周密。一言以蔽之，這次課程設(shè)計(jì)讓我們各方面素質(zhì)都得到了一定提升。七、 參考文獻(xiàn)1 閻