二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計

1、沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計（說明書）二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計班級 / 學(xué)號 學(xué) 生 姓 名 mandy 指 導(dǎo) 教 師 徐 嵩 沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課 程 名 稱 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 課程設(shè)計題目 二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計 課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計說明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計一個二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)電路，技術(shù)指標(biāo)如下：該數(shù)字鐘系統(tǒng)要求利用二十四小時制表示時間，利用6位數(shù)碼管進(jìn)行具體時間顯示；另外要求有三個按鍵進(jìn)行時間調(diào)節(jié)，一個調(diào)整時間功能鍵，按一次此鍵進(jìn)入調(diào)時功能；連按兩次進(jìn)入調(diào)分功能；連按三次進(jìn)入調(diào)秒功能；另外兩個按鍵分別為“+”功能與“-”功能。 二、設(shè)計要求1在

2、選擇器件時，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。三、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1. 童詩白，華成英主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰寫課程設(shè)計報告成績 指導(dǎo)教師 日期 一、概述數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī)械鐘表。鐘表的數(shù)字化在提高報時精度的同時，也大大擴(kuò)展了它的功能，諸如定時自動報警、按時

3、自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計就是關(guān)于數(shù)字鐘的設(shè)計。本設(shè)計的數(shù)字鐘是二十四小時制的數(shù)字鐘系統(tǒng)，設(shè)備上配備另外有三個按鍵，分別為空格鍵，用來控制“時”、“分”、“秒”三個分路的時間調(diào)節(jié)；W鍵，用來調(diào)整時間起到“+”的作用；Q鍵，用來調(diào)整時間起到“-”的作用。操作時，按一次空格鍵可以使“時”停止，通過Q和W鍵來調(diào)整時間，同理，按兩次空格鍵調(diào)整“分”，三次調(diào)整“秒”，四次回到正常運(yùn)行狀態(tài)。本報告包括方案的原理，方案的設(shè)計步驟，各部分電路的設(shè)計，性能的測試，以及設(shè)計的心得體會。二、方案的原理本方案主要采用具有加減功能的十進(jìn)

4、制的計數(shù)器74LS192來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘系統(tǒng)的設(shè)計，采用門電路與加法計數(shù)器74LS160控制各個分電路的運(yùn)行，采用門電路的組合實(shí)現(xiàn)時間的“+”“-”調(diào)整，當(dāng)調(diào)整時間的時候，按下空格鍵會給對應(yīng)的74LS160片子一個脈沖從而控制分電路，74HC160片子的輸出端連接著門電路與74LS192的片子，配合“+”“-”按鍵就可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)字鐘的時間調(diào)整功能。原理框圖如圖1所示。譯碼顯示電路時計數(shù)器分計數(shù)器秒計數(shù)器調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)電路控制電路圖1 二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的原理框圖 總共三條分電路，分別控制“時”、“分”、“秒”。每條分路，例如控制“秒”的分路中，又由兩個顯示器，兩個計數(shù)器和一組利用“+”“

5、-”調(diào)整時間的門電路組成。最后通過控制電路，用按下空格鍵的次數(shù)來控制每條分電路的時間調(diào)整。三、電路設(shè)計1.控制電路控制電路由顯示器，開關(guān)，門電路，和計數(shù)器74LS160組成。當(dāng)按下1次空格鍵（開關(guān)）時，會給計數(shù)器74LS160一個脈沖，同時顯示器顯示數(shù)字1，再通過門電路的組合，使進(jìn)入控制“時”的計數(shù)器74LS192的UP和DOWN引腳的均為高電平，就能控制“時電路”的停止，同理，按下2次控制“分電路”，3次控制“秒電路”，而按下4次空格鍵時，電路則正常運(yùn)行?？刂齐娐啡鐖D2所示。圖2 控制電路2.調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)電路主要由開關(guān)和門電路構(gòu)成，在控制電路中選擇了要停止的電路后，通過門電路的組合，給計數(shù)器

6、74LS192的UP或DOWN一個低電平，就可以實(shí)現(xiàn)“+”、“-”的調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)電路如圖3所示。圖3 調(diào)節(jié)電路 3.計數(shù)器與顯示電路計數(shù)器與顯示電路主要由加減計數(shù)器74LS192，門電路和顯示器組成，完成最基本的數(shù)字鐘的運(yùn)行。將“分”和“秒”用兩個74LS192片子接成60進(jìn)制的計數(shù)器，將“時”接成24進(jìn)制的計數(shù)器，60進(jìn)制計數(shù)器與顯示電路如圖4所示，24進(jìn)制計數(shù)器與顯示電路如圖5所示。圖4 60進(jìn)制計數(shù)器與顯示電路圖5 24進(jìn)制計數(shù)器與顯示電路四、性能的測試按電路圖連接好電路，調(diào)整到23時59分50秒，再正常工作到00時00分00秒。時分秒123XX22359X32359504000000

7、圖6 測試數(shù)據(jù)表按照測試數(shù)據(jù)表對電路進(jìn)行測試，得到如圖7,8,9,10所示的結(jié)果。圖7 測試1結(jié)果圖圖8 測試2結(jié)果圖圖9 測試3結(jié)果圖圖10 測試4結(jié)果圖五、結(jié)論本次測試結(jié)果和要求的數(shù)據(jù)完全一樣，任務(wù)書的要求是該數(shù)字鐘系統(tǒng)要利用二十四小時制表示時間，利用6位數(shù)碼管進(jìn)行具體時間顯示；另外要求有三個按鍵進(jìn)行時間調(diào)節(jié)，一個調(diào)整時間功能鍵（空格），按一次空格鍵進(jìn)入調(diào)時功能；連按兩次進(jìn)入調(diào)分功能；連按三次進(jìn)入調(diào)秒功能；另外兩個按鍵W和Q分別為“+”功能與“-”功能。本設(shè)計符合任務(wù)書的基本要求，可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)書中要求的功能，并可以完美的運(yùn)行該數(shù)字鐘。六、性價比根據(jù)電路實(shí)現(xiàn)的功能來看，該二十四小時制數(shù)字鐘系

8、統(tǒng)的性價比還是比較好的。本設(shè)計電路主要應(yīng)用了顯示器，74LS192計數(shù)器，74LS160計數(shù)器，門電路還有開關(guān)這五種器件，盡量節(jié)省元器件以實(shí)現(xiàn)所要求的功能，各個元件間緊密聯(lián)系，數(shù)字鐘的實(shí)現(xiàn)原理清楚簡潔，思路清晰，接法簡單，不繁雜，所用原件均為常用的數(shù)字電路原件，成本低廉，用此設(shè)計可以節(jié)約成本，利于生產(chǎn)，并且所設(shè)計的電路的功能較為貼近我們?nèi)粘５纳睿^為符合普通市面上所生產(chǎn)出售的數(shù)字手表的功能，綜合還說此設(shè)計性價比較高。七、課設(shè)體會及合理化建議經(jīng)過兩周的二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的數(shù)電課程設(shè)計，我深入學(xué)習(xí)了時序邏輯部件的相關(guān)知識，查閱了相關(guān)圖書資料，并借助互聯(lián)網(wǎng)對該問題的原理進(jìn)行細(xì)致的研究。由于課題

9、比較復(fù)雜。設(shè)計涉及到加減計數(shù)器74LS192等元器件，所以我特別對他們的工作原理進(jìn)行了較深刻的學(xué)習(xí)，同時也對他們的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生了一定的了解。在課程設(shè)計的過程中，也出現(xiàn)了一些困擾我的問題，在書籍與互聯(lián)網(wǎng)都無法解答我困惑的時候，老師給了我許多的講解與提示，因此，這次的課程設(shè)計也離不開老師的幫助，因?yàn)閷τ?4LS192這個計數(shù)器還不夠熟悉，在實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能中的“-”功能時，對于“時”，進(jìn)行“00”-1的操作時因電路還未完善，會顯示“99”而非“23”，通過老師對原理的講解以及提示，最終，本設(shè)計被較為完美的實(shí)現(xiàn)了。 通過本次課設(shè)，我對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識有了進(jìn)一步的理解。并且學(xué)習(xí)使用了一款從未接觸過的

10、軟件Multisim。在開始時，對此軟件還不夠熟悉，而在此刻，完成了此次數(shù)電課設(shè)時，我已經(jīng)可以較為熟練的應(yīng)用此軟件，并根據(jù)所設(shè)計的電路進(jìn)行仿真處理。通過此次的課設(shè)，我學(xué)習(xí)到了許多在課堂上沒有學(xué)習(xí)到的知識，同時也提高了自己的動手能力，設(shè)計出了較為實(shí)用，貼近現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)。把在課本上與自學(xué)到的理論融入到了實(shí)際中。最后再次感謝老師這些天耐心的指導(dǎo)，使我在本次課設(shè)過程之中收獲良多，此次的課程設(shè)計所帶給我的所有的東西也必將在我以后的學(xué)習(xí)生活道路上起到不可替代的作用。 參考文獻(xiàn)1 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). M北京：高等教育出版社，2006年2 陳振官等編著. 新穎高效聲光報警器. M北京：國防工業(yè)出版社，2

11、005年3 謝自美編. 電子線路設(shè)計·實(shí)驗(yàn)·測試. M武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000年4 付家才. 電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐. M北京：高等教育出版社，2004年5 楊興瑤主編 . 新編實(shí)用電子電路500例 . M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006年6 南新志、劉計訓(xùn)主編 . 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教程 . M濟(jì)南：山東大學(xué)出版社，2003年7 童詩白，華成英主編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). M北京：高等教育出版社，2006年8 華滿清主編電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年9 梁宗善編著.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計. M武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009年10 戴伏生主編基礎(chǔ)電子電路設(shè)計與實(shí)踐M北京：國防工業(yè)出版社，2002年附錄I 總電