數(shù)字電路課程設(shè)計

1、多功能數(shù)字時鐘設(shè)計報告目錄一、設(shè)計任務(wù)和要求2二、設(shè)計的方案的選擇與論證2(1)總體電路分析2(2)仿真分析3(3)仿真說明3三、電路設(shè)計計算與分析4(1) 小時計時電路4(2) 分鐘計時電路5(3) 秒鐘計時電路7(4) 校時選擇電路8(5) 整點譯碼電路9(6) 定時比較電路11四、總結(jié)及心得13五、附錄15(1) 元器件明細(xì)表15(2) 附圖17六、參考文獻(xiàn)17設(shè)計任務(wù)和要求實現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準(zhǔn)、整點報時、鬧鈴等功能。具體要求：(1)顯示功能：具有“星期幾”、“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示(“星期幾”從0到6,“時”從0023,分0059,秒0059)。(2)校時功能：當(dāng)剛接通

2、電源或數(shù)字時鐘有偏差時，可以通過手動的方式去校時。(3)整點報時：當(dāng)時鐘計時到整點時，能進(jìn)行整點報時。(4)鬧鈴功能：在24小時之內(nèi)，可以設(shè)定定時時間，當(dāng)數(shù)字時鐘到定時時間時能進(jìn)行報時提醒。(5)倒計時功能：可以在80秒內(nèi)倒計時。二、設(shè)計的方案的選擇與論證(1)總體電路分析總體電路設(shè)計是將單元電路模塊星期幾計時電路、小時計時電路、分鐘計時電路、秒計時電路、校時選擇電路、整點譯碼電路、鬧鐘電路等模塊連接在一起，倒計時電路是一個單獨的模塊。外接輸入開關(guān)和輸出顯示數(shù)碼管構(gòu)成?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下：2）仿真分析單擊運(yùn)行按鈕，可觀測仿真結(jié)果。電路能完成顯示計時、校時、整點報時以及鬧鈴等功能。（1計時功能。當(dāng)開

3、關(guān)S1、S2都處于左邊觸點時，數(shù)字時鐘工作于計時狀態(tài)。此時，電路中的秒計時電路、分計時電路以及小時計時電路分別對秒脈沖、分脈沖和小時脈沖進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)結(jié)果經(jīng)數(shù)碼管顯示計時時間值。校時功能。當(dāng)開關(guān)S1、S2都處于右邊觸點時，數(shù)字時鐘工作于校時狀態(tài)。按瞬態(tài)按鈕B鍵，可以選擇對“小時”、“分鐘”和“秒鐘”進(jìn)行校時。校時時通過開關(guān)S3（按C鍵）手動輸入校時時間。整點報時功能。整點譯碼電路通過識別整點時間，產(chǎn)生整點報時信號。當(dāng)前時間為零點時，會產(chǎn)生整點報時，此時探針會亮，蜂鳴器會響。鬧鐘報時功能。通過校時功能將“小時”、“分鐘”和“秒鐘”設(shè)定在某一時間點，然后重新校時，調(diào)整到設(shè)定點以前的某一時間，當(dāng)時鐘

4、到達(dá)設(shè)定點時，信號燈會亮，并且蜂鳴器會響。（3）仿真說明。d因版面有限，總設(shè)計圖并未納入本設(shè)計報告中，而是在此之外通過PROTEL畫圖，用A3紙另外打印。這樣看圖較為清晰。采用總線方式，使信號線連線簡介、美觀，電路可持續(xù)性強(qiáng)。三、電路設(shè)計計算與分析(1)小時計時電路。小時計時電路如下圖:里皿口了 5V 回口 口r741 SI GO NLLULK1 19CUDCKMOUMET該電路用兩片74LS160構(gòu)成二十四進(jìn)制計數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼“24”，輸出信號使CLR=0計數(shù)器的計數(shù)值被置0.所以，整個計數(shù)器的技術(shù)狀態(tài)圖為00至01至02至一至23至24(暫態(tài))

5、至00至01至一，共有24個穩(wěn)定狀態(tài)。小時計時電路的封裝模塊如下圖：X2HO1CLOCKHO2HO3HO4LO1LO2LO3LO4HOURSET其引腳功能如表:引腳信號流向信號連接HOURSET輸入校時選擇輸入，正常工作為高電平CLOCK輸入接小時計數(shù)脈沖H04輸出接LE躁碼管，顯示計時時間（小時）高位H03輸出H02輸出H01輸出L04輸出接LE躁碼管，顯示計時時間（小時）低位L03輸出L02輸出L01輸出（2）分鐘計時電路。分鐘計時電路如下圖:U2DD KZt 74LS&DD-廣 7<S16aNCLR子&曲GGHCLOCK二00ama-fD3QBOIQ0 口里6KC

6、士;界 3aU9WIllOTrL01Q皿LO3-Q_皿tttfrU12A74LS21D該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制計數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼59。整個計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)圖為00至01至一至58至59至00，共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計時電路。分鐘計時電路的封裝模塊如下圖：X3一HO1一HO2HO3HO4LO1一LO2一LO3-LO4MINSETmcoCLOCK-CLR-分鐘計時其引腳功能如下表:引腳信號流向信號連接MINSET輸入校時選擇輸入，正常工作為高電平CLOCK輸入接分鐘計數(shù)脈沖H04輸出接LE躁碼管，顯示計時時間（分鐘）高位H0

7、3輸出H02輸出H01輸出CLR輸入接清零輸入，系統(tǒng)未用，接高電平L04輸出接LE躁碼管，顯示計時時間（分鐘）低位L03輸出L02輸出L01輸出(3)秒鐘計時電路。秒鐘計時電路如下圖:74LM0DK02Q附3 口H04QU13SECSST 1J.UA<LX一111伏74LS21D仁 事事該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制計數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼59。整個計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)圖為00至01至一至58至59至00，共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計時電路。秒鐘計時電路的封裝模塊如下圖：X4HO1CLOCKHO2HO3HO4LO1LO2LO3LO4S

8、ECSETsco其引腳功能如下表:引腳信號流向信號連接SECSET輸入校時選擇輸入，正常工作為高電平CLOCK輸入接秒鐘計數(shù)脈沖H04輸出接LE躁碼管，顯示計時時間（秒鐘）高位H03輸出H02輸出H01輸出CLR輸入接清零輸入，系統(tǒng)未用，接高電平L04輸出接LE躁碼管，顯示計時時間（秒鐘）低位L03輸出L02輸出L01輸出（4）校時選擇電路。校時選擇電路如下圖:74LS04JDU 35A A 74LS0WU3GA _Tx_HDURU3FA74LS04D6TIMESET 74J-31S0NTIE"74LSQ4DHOUR校時選擇電路用計數(shù)器74LS160和譯碼器74LS138組成，計數(shù)器

9、74LS160設(shè)計為三進(jìn)制計數(shù)器，譯碼器的輸出為反變量，其輸出要接反向器。校時選擇電路的封裝模塊如下圖：X6TIMESETHOURMINSEC校時選擇其對應(yīng)的封裝引腳如下表:引腳信號流向信號連接TIMESET輸入一接瞬態(tài)開關(guān)HOUR輸出接小時計時電路的HOURSET入端MIN輸出接分鐘計時電路的MINSET俞入端SEC輸出接秒鐘計時電路的SECSE輸入端TIMESET接瞬態(tài)開關(guān)，可手動選擇校時信號。當(dāng)校時信號HOUR、1MIN=OSEC=0寸（選中“小時”計時電路，表示對“小時”進(jìn)行校時）；單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR-0MIN=1、SEC=0（選中“分鐘”計時電路，表示對“

10、分鐘”進(jìn)行校時），再單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR-0MIN=OSEC=1（選中“秒”計時電路，表示對“秒”進(jìn)行校時），這樣可手動設(shè)置系統(tǒng)的時、分和秒。（5）整點譯碼電路整點譯碼電路的作用是識別整點時間信號，以實現(xiàn)整點報時的功能。整點時間信號的特征是零分，零分作為數(shù)字量來說，是一個代碼，用門電路組成的譯碼電路可識別一個代碼。整點譯碼電路如下圖：其封裝模塊如下圖:X5IO1IO2IO3IO4IO5IO6IO7IO8IO9整點譯碼其引腳功能功能如表:引腳信號流向信號連接I01輸入接分鐘計時模塊輸出I02輸入I03輸入I04輸入I05輸入I06輸入I07輸入I08輸入I09輸出接整點

11、報時寸斤燈(6)定時比較電路(鬧鐘電路)。定時比較電路是將設(shè)定的定時時間和當(dāng)前的計時時間進(jìn)行比較,電路可選用數(shù)值比較器CC4585定時比較電路如圖所示：019 工：3*白和煙的口一卬4M晏與格*MLS176O1L»GHD4MSB0 5VVCC "T w該電路共用四片CC458手口四片74LS175D勾成定時比較電路，因為定時時間為小時和分鐘，共16位二進(jìn)制代碼，每片數(shù)值比較器CC458雍比較兩個4位二進(jìn)制代碼，用4片CC458雍構(gòu)成16位數(shù)值比較器。當(dāng)數(shù)字時鐘的計時時間等于設(shè)定時間時，定時比較電路輸出高電平，否則輸出低電平。定時比較電路封裝模塊如圖：X8CPDINGSHCR

12、xinhaoscHO02HO03HO04LN1LN2LN3LN4HO1HO2HO3HO4LO1LO2LO3LO4HO01鬧鐘(7)脈沖產(chǎn)生電路脈沖產(chǎn)生電路如圖：該電路由555定時器構(gòu)成時鐘脈沖產(chǎn)生電路。由于其相對于MULTSIMC件提供的脈沖產(chǎn)生器件較復(fù)雜，故在此并不是用這個秒脈沖電路，而是用所提供器件。四、總結(jié)與心得時間過的好快，轉(zhuǎn)眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設(shè)計就結(jié)束了。通過這一周的課程設(shè)計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。設(shè)計，給人以創(chuàng)作的沖動。但凡涉及設(shè)計都是一件良好的事情，因為她能給人以美的幻想，因為她能給人以金般財富，因為她能給人以成就之感，更為現(xiàn)實的是她能給人以

13、成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不盡。安排課程設(shè)計的基本目的，在于通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。課程設(shè)計發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實的我深感“書到用時方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實驗手冊，對知識系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計的靈感。課程設(shè)計的過

14、程中，由于對理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會導(dǎo)致最后結(jié)果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。對我們電子信息專業(yè)的本科生來說，實際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計工作。通過課程設(shè)計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時補(bǔ)充相關(guān)知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能

15、力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會的心理轉(zhuǎn)型期。作為整個學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成部分，課程設(shè)計雖然安排在兩周進(jìn)行，但并不具有絕對獨立的意義。它的一個重要功能，在于運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，檢驗學(xué)習(xí)成果。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應(yīng)用于實際設(shè)計工作，并從理論的高度對設(shè)計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設(shè)想。檢驗學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計劃，改變學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法提供實踐依據(jù)。通過課程設(shè)計，我還更加明白了一個真理。時至今日，課程設(shè)計基本告成，才切身領(lǐng)悟“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實踐出真知。因為在教材上，數(shù)

16、字鐘不過是由計數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路,EWB引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實中引腳懸空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不為則不知，無為則無知，實踐出真知。課程設(shè)計達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。在一個星期的課程設(shè)計之后，我們普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是通過對設(shè)計過程的了解，進(jìn)一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結(jié)合實際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)五、附錄、元器件明細(xì)表74LS160N74LS138N管腳圖如下:U6VCC16ENPENTQAQBQCQDRCO141315-LOADCLRCLK GND4050G1G2A G2BY

17、0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7管腳圖如下:U3374LS160N74LS175D4585BD74LS138N管腳圖如下:管腳圖如下:U142J31D2D3D4DCLR9-ACLK1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4Q1511146A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBU2OAGTBOAEQBOALTB134585BD_5V74LS175D74LS00D電源U5AIZ>74LS00DVCC5V774LS21D(D7432N74LS21DU17A7432N9)74LS04D(1074LS08DU37A一474LS04DU41AD74S08D)7408N蜂鳴器U8AZD7408NU42BUZZER5kHz但數(shù)碼管o信號燈DCD_HE