數(shù)電時鐘課程設(shè)計

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱課題名稱專 業(yè)班 級學(xué) 號姓 名指導(dǎo)教師年 月 日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)題目：多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計專業(yè)班級：電氣1001 學(xué)號：17學(xué)生姓名： 劉軍指導(dǎo)老師： 李朝健審批：任務(wù)書下達日期 2012年 12月 25日設(shè)計完成日期 2012年 12月 26日設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一、 設(shè)計內(nèi)容：多功能數(shù)字鐘應(yīng)該具有的功能有：顯示時分秒、整點報時、小時和分鐘可調(diào)等基本功能。首先要知道鐘表的工作機理，整個鐘表的工作應(yīng)該是在1Hz信號的作用下進行，這樣每來一個時鐘信號，秒增加1秒，當(dāng)秒從59秒跳轉(zhuǎn)到00秒時，分鐘增加1分，同時當(dāng)分鐘從59分跳轉(zhuǎn)到0

2、0分時，小時增加1小時，但是需要注意的是，小時的范圍是從023時。 在實驗中為了顯示的方便，由于分鐘和秒鐘顯示的范圍都是從059，所以可以用一個3位的二進制碼顯示十位，用一個四位的二進制碼（BCD碼）顯示個位，對于小時因為它的范圍是從023，所以可以用一個2位的二進制碼顯示十位，用4位二進制碼（BCD碼）顯示個位。2、 設(shè)計要求:1.給出整體設(shè)計框圖，提供總電路圖；2.單元模塊設(shè)計，給出具體設(shè)計思路和電路；3.給出各單元模塊電路、總電路圖的仿真結(jié)果；4.電路硬件實現(xiàn)和功能調(diào)試；5.寫出設(shè)計報告。主要設(shè)計條件1. 提供所需元件及芯片；2. 提供電源和調(diào)試設(shè)備；3. 提供設(shè)計軟件；說明書格式1.

3、課程設(shè)計封面；2. 任務(wù)書；3. 說明書目錄；4. 設(shè)計總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）；5. 單元電路的設(shè)計（各單元電路圖）；6. 安裝、調(diào)試步驟；7. 故障分析與電路改進；8. 總結(jié)與體會；9. 附錄（元器件清單）；10. 參考文獻；11. 課程設(shè)計成績評分表。進度安排第一周星期一：課程內(nèi)容介紹和查找資料；星期二：總體電路設(shè)計和分電路的設(shè)計；星期三：分電路設(shè)計與仿真；星期四：總體電路電路仿真，修改方案，電路調(diào)試；星期五：確定設(shè)計方案，安裝電路；第二周星期一二：安裝、調(diào)試電路或驗收電路；星期三：安裝、調(diào)試電路或驗收電路；星期四五：寫設(shè)計報告；星期五下午：答辯，整理實驗室；參考文獻目錄第一

4、章概述11.1.EWB軟件11.2.數(shù)字鐘實現(xiàn)的功能1第二章模塊電路的設(shè)計22.1.電路設(shè)計方案22.2.進制計數(shù)器電路模塊的設(shè)計32.3.校時電路模塊的設(shè)計62.4.整點報時電路模塊的設(shè)計7第三章電路的調(diào)試與安裝83.1.總設(shè)計電路圖83.2.電路的軟件設(shè)計目的83.3.電路的硬件調(diào)試與安裝過程9第四章體會與心得10第五章附錄105.1.芯片清單115.3.參考文獻12第一章 概述1.1. EWB軟件EWB軟件，全稱為ELECTRONICS WORKBENCH EDA，是交互圖像技術(shù)有限公司在九十年代初推出的EDA軟件，用于模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真，利用它可以直接從屏幕上看到各種電路的輸

5、出波形。EWB是一款小巧，但是仿真功能十分強大的軟件。 EWB建立在SPICE基礎(chǔ)上，它具有以下突出的特點： （1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取； （2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果。 （3）EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。 （4）作為設(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。 （5）EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常

6、用電子儀器測量方法。1.2. 數(shù)字中實現(xiàn)的功能1. 準(zhǔn)確計時,以數(shù)字形式顯示分、秒的時間。2. 分和秒的計時要求為60進制進位。3. 校正視角。第二章 模塊電路的設(shè)計2.1. 電路設(shè)計方案多功能數(shù)字鐘原理框架如圖所示，電路包括以下幾個部分：標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器、顯示電路、分秒計數(shù)器、校時電路。此次數(shù)字?jǐn)?shù)字設(shè)計利用所給的芯片設(shè)計完成。利用6個數(shù)示管完成顯示電路的設(shè)計，所用數(shù)碼管為共陽性。本次電路采用的是譯碼芯片LED數(shù)碼顯示管，采用74LS47， BCD碼譯成段碼發(fā)送給8段發(fā)光二極管數(shù)碼管。本實驗用到的計數(shù)器是74LS160，它有一個時鐘輸入端CLK和一個異步置零端CLR。其中。設(shè)計中用了兩個開關(guān)，

7、分別用做分、時校對。最后數(shù)碼管跳動一秒所用的脈沖由實驗室提供。2.2. 進制計數(shù)器電路模塊的設(shè)計1. 74LS160功能簡介 CLK是脈沖輸入端；RCO是進位信號輸出端；ENP和ENT是計數(shù)器工作狀態(tài)端；CLR是異步清零端；LOAD是置數(shù)端；VCC接正電源，GND接地；AD是數(shù)據(jù)輸入端，QAQD是計數(shù)器狀態(tài)輸出端。電源電壓5V，輸入電壓5V。其狀態(tài)表如下所示：輸 入輸 出注CLRLDENTENPCLKABCDQAn+1QBn+1QCn+1QDn+1CO01111x0111xx10xxx1x0xxxxaxxxxbxxxxcxxxxdxxx0 0 0 0a b c d計 數(shù)保 持保 持00清零置數(shù)

8、2.60進制計數(shù)器60進制計數(shù)器是由兩個74LS160十進制計數(shù)器經(jīng)過一定的方式連接組成的。具體連接是這樣的，一片74LS160用低位，另一片設(shè)計成六進制計數(shù)器做為高位。將高位片的QB和QC接入與門，出來接入高位片的CLR,當(dāng)高位片為0110時，CLR為低電平，此時清零，實現(xiàn)了六十進制,由于存在競爭與冒險，所以，為了消除這種現(xiàn)象，接線如下分和秒的實驗電路如下圖：3. 24進制計數(shù)器24進制計數(shù)器也是由兩片74LS160組成的，當(dāng)各位計數(shù)狀態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0100,十位計數(shù)狀態(tài)為Q3Q3Q1Q0=0010時，計數(shù)器歸零。通過把個位Q2、十位Q1接入與非門，然后接入個位、十位的MR端。令計數(shù)

9、器清零，從而實現(xiàn)二十四進制計數(shù)器的功能。其連線圖如下所示：2.3. 校時電路模塊的設(shè)計校時電路是數(shù)字中不可缺少的部分，當(dāng)數(shù)字顯示與實際時間不符時，就要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時間進行校時。在秒十位與分個位之間接入與門和單刀雙擲開關(guān)，其簡單電路如下所示：2.4. 整點報時模塊的設(shè)計功能實現(xiàn)的是從早上9點到晚上8點的時間內(nèi)整點報時，從59分51秒開始報時，51,53,55,57秒是低音，59秒是高音，低音鳴蜂器是500HZ，高音是1KHZ。具體實驗電路如下：第三章 電路的調(diào)試與安裝3.1. 總設(shè)計電路圖設(shè)計電路如圖3-1所示 圖3-1 3.2. 電路的軟件設(shè)計目的此次實驗設(shè)計目的在于培養(yǎng)學(xué)生們的操作實踐能力。通過

10、對數(shù)字時鐘原理的學(xué)習(xí)增強同學(xué)們的理論知識以及思維能力。此次實驗設(shè)計不單是理論的實現(xiàn)相反的更多的在于操作能力的鍛煉。通過對數(shù)字時鐘的實踐操作讓同學(xué)們從中收獲甚多。學(xué)會元器件識別、測試和安裝的方法掌握萬用表的使用方法學(xué)會利用軟、硬件獨立進行電子設(shè)備的整機裝配、調(diào)試方法并達到產(chǎn)品的質(zhì)量要求從而鍛煉和提高學(xué)生的動手能力鞏固和加深對電子學(xué)理論知識的理解和掌握為以后專業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備必要的工藝知識和操作技能。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。掌握電子線路的基本原理、基本方法掌握焊接的基本技能達到焊點大小適中、均勻、圓潤、光亮、無虛焊的要求通過簡單電器的安裝制作熟悉電子儀器的安裝制作

11、過程和電路的調(diào)試及簡單故障排除的技能。3.3. 電路的硬件調(diào)試與安裝過程大體分四階段：第一階段：在進行試驗之前，我們做了如下準(zhǔn)備工作，芯片分類，導(dǎo)線測試。第二階段：12月23日上午，我們按照電路圖進行安裝接線，一個人負(fù)責(zé)檢查導(dǎo)線的好壞，用一個完好的燈顯示和一個開關(guān)來測試導(dǎo)線的好壞。完成了導(dǎo)線的測試，按照線路接了三四遍之后，結(jié)果仍然未正確。第三階段：下午我們各司其職，把該有的準(zhǔn)備工作做好，首先檢查試驗臺的好壞，確保數(shù)碼管的顯示、紅黃綠燈的顯示、插孔的輸出、芯片的引腳的完好。第四階段：準(zhǔn)備工作做完之后，按照設(shè)計圖進行連線。我和同伴一起連接數(shù)字時鐘電路。結(jié)果相比上午比較滿意。在硬件的調(diào)試安裝過程中遇

12、到的問題點：問題1：按照圖紙接完電路，對于出現(xiàn)的問題，毫無頭緒，不知如何檢查電路。解決：線路接好之后，看著那凌亂的線路，確實令人頭痛，不知道線路的開始和結(jié)尾，有一種害怕的心理，首先得戰(zhàn)勝恐懼的心里，靜下心好好地思考問題所在，上午我們?nèi)齻€人，每個人平均接了兩遍，都感覺要崩潰了，每次接完線路，看到的轉(zhuǎn)臺亂七八糟，很不理想。不過在多次的失敗之后，我們都有同樣的猜想：或者芯片是壞的，或者試驗臺插孔不靈敏。大家開始分工測試芯片和試驗臺，試驗臺的測試：好的芯片插上去能夠正確顯示其邏輯功能，我的方法是：用一塊好的74ls10（隨選）的芯片，根據(jù)其邏輯功能，如果能正確輸入輸出，表示試驗臺上插芯片的周圍各個孔是

13、好的。然后在好實驗臺上測試所需要的芯片的好壞，根據(jù)其邏輯功能來判斷，邏輯功能第五章附件所見。問題2：接好線路，發(fā)現(xiàn)顯示不進位。解決：脈沖信號沒有送進去，查看線路，發(fā)現(xiàn)掉了一個線，高位的輸出信號沒有輸出給脈沖輸入端CLK。在硬件調(diào)試中注意的是：要防止錯線，掉線，多線。根據(jù)問題分析電路，在查線，這樣會比盲目的查線要少更多的工作量。第四章 體會與心得本次的課程設(shè)計共兩周的時間，和以前做一件事情相比，時間上挺久的。但是從接到這個課題開始（12月17日），從設(shè)計思路到設(shè)計電路，從來沒有像這樣去想一個設(shè)計，分析了一遍又一遍，其里面的邏輯功能都快把我整暈了，面臨周六的四級考試，周日的概論考試，更是感覺腦袋快

14、要崩潰了，考試完之后，又是一整天的分析電路，問題沒有解決，飯也吃不下。不過效果一旦達到之后，心里的喜悅又是多么的深沉?？傊贸鲎约翰环艞壓筒煌丝s的精神，努力思考問題的所在，一定會得到解決的。在安裝與調(diào)試中，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)細心的態(tài)度，因為一不留心接線就會出錯，要學(xué)會克服線路太多而產(chǎn)生的恐懼心理，保持清晰地思路，細心地做好每一過程，同時讓我學(xué)到了團隊合作的重要性，兩個人只要一個人出錯就前功盡棄，讓我更加的重視團結(jié)合作?？傊@次課程設(shè)計既考驗了我們對課本理論知識的掌握，也考察了我們的動手分析能力以及團結(jié)合作的精神。第五章 附錄5.1. 芯片清單本實驗所用到的元件清單表如表5-1所示。名稱型號數(shù)量六非門74LS04（TTL）1片四2輸入與非門74LS00（TTL）1片4線10線譯碼器74LS476片同步十進制加法計數(shù)器741604片數(shù)碼管8段共陽6個表5-15.2. 參考文獻1. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 閻石 主編2. 電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗與仿真 孫勝麟 郭照南 主編3. 集成電路 門宏 編著4. 現(xiàn)在電子設(shè)計與創(chuàng)新 李洋 主編電氣與信息工程系課程設(shè)計評分表項 目評 價優(yōu)良中及格差設(shè)計方案的合理性與創(chuàng)造性(10%)硬件設(shè)計或軟件編