數(shù)電課程設(shè)計報告總結(jié)

1、.1 . . . word. 電子技術(shù)根底課程設(shè)計說明書基于multisim的數(shù)字電子鐘設(shè)計與仿真基于multisim的數(shù)字電子鐘設(shè)計與仿真摘 要 數(shù)字電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確、顯示直觀，無機械傳動裝置等優(yōu)點。隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的開展，數(shù)字電子鐘廣泛的應(yīng)用于各個生活生產(chǎn)領(lǐng)域,如時間程序自動控制、定時播送、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備等等。 本次課程設(shè)計之一電子時鐘設(shè)計，具有最簡單的計時功能及調(diào)整時間的功能?；赥TL集成電路和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成一個簡單的數(shù)字電子時鐘。通過數(shù)碼管能夠準確顯示時間，時、分

2、、秒，并且可以通過校正電路進展校時。本設(shè)計以multisim為仿真軟件，由虛擬元器件組成的數(shù)字電子鐘，它主要由振蕩器、時分秒計數(shù)器、校時電路、譯碼器、數(shù)碼管等幾局部組成。通過multisim的仿真，它可以實現(xiàn)時分秒的計時功能。關(guān) 鍵 詞：計數(shù)器；譯碼器；三五定時器；數(shù)碼管；multisim10.0目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4155 一 設(shè)計任務(wù) PAGEREF _Toc4155 4 HYPERLINK l _Toc4637 1.1設(shè)計目的和意義 PAGEREF _Toc4637 4 HYPERLINK l _Toc28492 1.1.1設(shè)計目的 PAGE

3、REF _Toc28492 4 HYPERLINK l _Toc23917 1.2任務(wù)和要求 PAGEREF _Toc23917 4 HYPERLINK l _Toc14189 二 系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc14189 5 HYPERLINK l _Toc23538 2.1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的工作原理： PAGEREF _Toc23538 5 HYPERLINK l _Toc14280 2.2 器件選擇 PAGEREF _Toc14280 5 HYPERLINK l _Toc25925 2.2.1器件表 PAGEREF _Toc25925 5 HYPERLINK l _Toc576 2.2

4、.2器件詳細介紹 PAGEREF _Toc576 6 HYPERLINK l _Toc16809 2.3.3時分秒計數(shù)器的設(shè)計 PAGEREF _Toc16809 10 HYPERLINK l _Toc27727 2.3.4校時電路設(shè)計 PAGEREF _Toc27727 12 HYPERLINK l _Toc28139 2.3.5主體電路圖 PAGEREF _Toc28139 13 HYPERLINK l _Toc28642 2.4 電路仿真測試 PAGEREF _Toc28642 14 HYPERLINK l _Toc29513 2.4.1根本功能測試 PAGEREF _Toc29513

5、14 HYPERLINK l _Toc13343 2.4.2校正功能測試 PAGEREF _Toc13343 15 HYPERLINK l _Toc7089 三 總結(jié) PAGEREF _Toc7089 17 HYPERLINK l _Toc1325 3.1結(jié)論 PAGEREF _Toc1325 17 HYPERLINK l _Toc19667 3.2優(yōu)點與缺乏 PAGEREF _Toc19667 18 HYPERLINK l _Toc31613 3.2.1優(yōu)點 PAGEREF _Toc31613 18 HYPERLINK l _Toc26841 3.2.2缺乏 PAGEREF _Toc2684

6、1 18 HYPERLINK l _Toc22057 3.3 心得與體會 PAGEREF _Toc22057 18 HYPERLINK l _Toc18880 四 參考文獻 PAGEREF _Toc18880 18一 設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計目的和意義設(shè)計目的熟悉集成電路的引腳安排。掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計與制作。設(shè)計意義數(shù)字鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示時分秒的計時裝置，與傳統(tǒng)機械相比，它具有走時準確、顯示直觀，無機械傳動裝置等優(yōu)點。隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的開展，數(shù)字鐘廣泛的應(yīng)用于各個生產(chǎn)生活領(lǐng)域。1.2任務(wù)和要求任務(wù) 本設(shè)計以multisim為仿真軟件，

7、由虛擬元器件組成的數(shù)字電子鐘，它主要由振蕩器、時分秒計數(shù)器、校時電路、譯碼器、數(shù)碼管等級局部組成。通過multisim的仿真，它可以實現(xiàn)時分秒的計時功能。 設(shè)計要求(1)準確計時，以數(shù)字形式顯示時分秒的時間。(2)小時的計時要求為“二十四翻一，分和秒的計時要求為60進位。(3)校正時間。二 系統(tǒng)設(shè)計2.1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的工作原理： 振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號作為數(shù)字時鐘的時間基準，輸出標準秒脈沖，秒計數(shù)器計滿六十后向分計數(shù)器進位，分計數(shù)器計滿六十后向小時計數(shù)器進位，時計數(shù)器按照“二十四翻一規(guī)律計數(shù)。計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計時出現(xiàn)誤差時可以用校正電路進展校時,校分。數(shù)字時鐘電路圖一 數(shù)

8、字鐘系統(tǒng)組成框圖2.2 器件選擇器件表表一 器件明細表器件名稱器件個數(shù)器件參數(shù)器件標號SEVEN-SEG-A65mA 1.66v17447N62R115303R215254DGND15C2910nF6GROUND27VDD15V874LS04D39KEY=SPACE21074LS190411VCC25V12LM555C11374LS08D51474LS00D915器件詳細介紹四位二進制進制加/減計數(shù)器74LS190圖二74LS190引腳圖表二74LS190功能表CLK1SLDU/D工作狀態(tài)*11*保持*0*預(yù)制數(shù)上升沿010加法計數(shù)上升沿011減法計數(shù) 2二-五-十進制異步計數(shù)器74LS90圖

9、三74LS90引腳圖如下列圖，74LS90是二-五-十進制異步計數(shù)器，QA，QB， QC， QD分別是脈沖輸出線。通過不同的連接方式它可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能，而且還可借助R01和R02對計數(shù)器清零，借助R91和R92將計數(shù)器置9。具體功能如下：計數(shù)脈沖從INA輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器；假設(shè)將INB和QA相連，計數(shù)脈沖有INA輸入QD,QC,QB,QA作為輸出端，則構(gòu)成8421碼十進制加法計數(shù)器；假設(shè)將INA 和QD相連，計數(shù)脈沖由INB輸入，QA,QD,QC,QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進制加法計數(shù)器；清零，置9功能；1異步清零：當(dāng)R01和R02均為“1，R9(1)和

10、R9(2)中有“0時，實現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA=0000;2置9功能：當(dāng)R91和R92均為“1，R01和R02中有“0時，實現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA=1001;3BCD-7段譯碼器驅(qū)動器7447BCD-7段譯碼器驅(qū)動器是數(shù)字集成電路如下列圖，用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，然后我們就能看到從09的數(shù)字。譯碼器原理(7447)譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。7447是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，表1列出了7447的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。圖

11、四7447引腳圖表三7447功能表LTRBIDCBABI/RBOABCDEFG顯示數(shù)字1*00011100111111*00101001001021*00111000011031*01001100110041*01011010010051*01101110000061*01111000111171*10001000000081*1001100011009*01111111熄滅10000000111111熄滅0*100000008注釋：a、 LT：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)LT=0時，無論輸入D，C，B或A為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，假設(shè)驅(qū)動的數(shù)碼管正常則顯示

12、出8。b、BI：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。BI=0時。不管LT和輸入D，C，B或A為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。c、RBI：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對每一位D=C=B=A=0時，本應(yīng)顯示0，但是在RBI=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和參加滅燈信號的結(jié)果一樣，將0熄滅。d、RBO：滅零輸出，它和滅燈輸入BI共用一端。兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。4反相器74LS04 如下列圖74LS04反相器是電子電路中簡單而重要的器件，它可以將高電平轉(zhuǎn)換成低電平，同時也可以將低電平轉(zhuǎn)換成高電平。圖五 74LS042

13、.3電路設(shè)計總體思想：主體電路有功能部件或單元電路組成，在設(shè)計這些電路或選擇部件是，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CMOS集成電路，整個系統(tǒng)所用的器件應(yīng)盡可能的少，下面介紹各功能部，與單元電路的設(shè)計。振蕩器的設(shè)計振蕩器是數(shù)字時鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準確度決定了數(shù)字時鐘計時的準確程度。通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。石英晶體振蕩器具有頻率準確，振蕩穩(wěn)定，溫度系數(shù)小的特點，可以滿足一般數(shù)字時鐘走時準確性的要求。一般來說，振蕩器頻率越高，計時精度越高。在電子手表中，常取的晶振的頻率32768Hz。在本次設(shè)計中，精度要求不是很高，所以選用有集成電路定時器55

14、5與RC組成的多諧振蕩器，振蕩頻率為1Hz。電路圖及參數(shù)如圖二所示圖六 555振蕩器時分秒計數(shù)器的設(shè)計1)分和秒計數(shù)器分和秒計數(shù)器都是M=60的計數(shù)器，其計數(shù)規(guī)律為0001585900，選74LS190單時鐘同步十進制加 /減計數(shù)器電路作為六進制計數(shù)器，74LS90十分頻計數(shù)器作為個位計數(shù)器，再將它們級聯(lián)組成模數(shù)M=60的計數(shù)器。分計數(shù)器育苗計數(shù)器原理一樣，如圖三所示圖七 秒計數(shù)器及顯示電路2)時計數(shù)器時計數(shù)器是一個“二十四翻一的特殊進制計數(shù)器。即當(dāng)時鐘運行到23時59分59秒時，秒的個位計數(shù)器再輸入一個秒脈沖時，數(shù)字時鐘自動顯示為00時00分00秒，選用兩片74LS190四位二進制同步加減計

15、數(shù)器級聯(lián)而成。圖八 時計數(shù)器電路2.3.4校時電路設(shè)計當(dāng)數(shù)字時鐘接通電源或者計時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時是數(shù)字時鐘應(yīng)具備的根本功能。為使電路簡單，只進展分和小時的校時。對校時電路的要，在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)，在分校正時不影響秒和小時的正常計數(shù)。校時方式有“快校時和“慢校時兩種，“快校時是通過開關(guān)控制，使計數(shù)器對1Hz的校時脈沖計數(shù)。“慢校時使用手動生產(chǎn)單脈沖作為校時脈沖。圖五為“校時“校分電路。校時控制功能表如表一所示。當(dāng)校時脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為“0”時進展“快校時，如果校時脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可進展“慢校時。開關(guān)S1或S2為零，或為一時

16、，可能會產(chǎn)生抖動，接電容可以緩解抖動。必要時刻將其改為去抖開關(guān)。.圖九 校時校分電路表四 校時開關(guān)功能表S2 S1 功能 1 1計數(shù) 0 1校分 1 0校時主體電路圖根據(jù)設(shè)計的主體思想和各局部電路，按照流向分級安裝，逐級級聯(lián)，每一級指組成數(shù)字鐘的各功能電路。本卷須知：級聯(lián)時如果出現(xiàn)配合不同步，或尖峰脈沖干擾，引起邏輯混亂，可以增加邏輯門來延時，如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能由于電源電流的跳變引起的，可在集成電路器件的電源端加退耦濾波電容。經(jīng)過糾正設(shè)計方案中的缺乏之處后，聯(lián)出總體邏輯電路圖，如圖十所示圖十 數(shù)字鐘的主題電路邏輯圖2.4 電路仿真測試連接好電路后進展仿真根本功能測試兩個開關(guān)都

17、接高電平，此時和分計數(shù)器正常計數(shù)。秒計數(shù)器計到59時，下一個脈沖到來時，分的各位加一。當(dāng)分計數(shù)器計到59并且秒計數(shù)器計到59時，時計數(shù)器的個位加一。即當(dāng)時鐘運行到23時59分59秒時，秒的個位計數(shù)器再輸入一個秒脈沖時，數(shù)字時鐘自動顯示為00時00分00秒，如下列圖圖十一 根本功能仿真測試校正功能測試 左開關(guān)接高電平，右開關(guān)接低電平時，可以對分計數(shù)器進展校正。右開關(guān)接高電平，左開關(guān)接低電平時，可以對分計數(shù)器進展校正。如下列圖圖十二 根本功能仿真測試圖十三 根本功能仿真測試三 總結(jié)3.1結(jié)論在進展電路的設(shè)計中，遇到了很多的問題，設(shè)計振蕩電路時，由于電源和地的選擇不正確，導(dǎo)致數(shù)碼管無法顯示，設(shè)計顯示

18、電路時，沒有注意數(shù)碼管是共陰還是共陽，導(dǎo)致連接錯誤。設(shè)計校正電路時，剛開場的門電路選用2V的CMOS系列，導(dǎo)致校正電路無法發(fā)揮作用。后改用74LS系列，電路才發(fā)揮作用，通過自己親身設(shè)計，熟悉了芯片的構(gòu)造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，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課程設(shè)計的一般步驟，和設(shè)計中應(yīng)注意的問題。3.2優(yōu)點與缺乏優(yōu)點可以實現(xiàn)數(shù)字電子中的根本計時功能，并且增加了校正電路，在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)，在分校正時不影響秒和小時的正常計數(shù)。缺乏 根本脈沖的產(chǎn)生采用的時三五定時器電路，產(chǎn)生的秒脈沖不夠準確。3.3 心得與體會我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計，我才把學(xué)到的東西與實踐相結(jié)合。從中對我學(xué)的知識有了更進一步的理解。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中，更進一步地熟悉了芯片的構(gòu)造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，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課程設(shè)計的一般步驟，和設(shè)計中應(yīng)注意的問題。設(shè)計本身并不是有很重要的意義，而是對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。設(shè)計的過程，設(shè)計的思想和設(shè)計電