數(shù)字電路設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-3"\h\u4484一、設(shè)計(jì)目的作用 1197二、設(shè)計(jì)要求 117617三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn) 228361、系統(tǒng)概述 296122、單元電路設(shè)計(jì)與分析 39140四、總結(jié) 92538五、附錄 10255371、器件 10217012、總圖 1023123六、參考文獻(xiàn) 11多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的作用現(xiàn)代社會(huì)，電子技術(shù)得到飛速開展，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，社會(huì)對(duì)電子技術(shù)人才的需求日益增大越來越多的人家如到電子行業(yè)當(dāng)中來。在完成電子技術(shù)理論根底課的學(xué)習(xí)后，為了使學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生的時(shí)間操作能力，進(jìn)而對(duì)理論有更高的是認(rèn)識(shí)，學(xué)校組織學(xué)生進(jìn)行電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)。多參數(shù)采集數(shù)字顯示電路，從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。在設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)了解原理，熟知各局部機(jī)理，掌握各器件功能表，畫出原理圖。在充分的理論準(zhǔn)備之后，進(jìn)行電路實(shí)物制作。通過對(duì)它的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法，還可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。同時(shí)也熟悉制圖工具軟件multisim。二、設(shè)計(jì)要求多功能數(shù)字鐘由以下幾局部組成：555多諧振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器，校正電路，六十進(jìn)制秒.分計(jì)數(shù)器，二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器，秒分時(shí)的數(shù)碼顯示局部，連續(xù)脈沖電路，報(bào)時(shí)電路等。用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示時(shí)分秒的多功能電子鐘，具體要求如下：1.由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)；2.秒，分為00-59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；3.時(shí)為00-23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器；4.具有校時(shí)功能：可手動(dòng)校時(shí)，只要將開關(guān)置于手動(dòng)位置，可分別對(duì)秒，分，時(shí)進(jìn)行連續(xù)脈沖輸入的校正；5.具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能：整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路要求在每個(gè)整點(diǎn)時(shí)鳴叫一次。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)要有顯示整點(diǎn)報(bào)時(shí)的和秒的顯示信號(hào)可記時(shí)的多功能的數(shù)字鐘，采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器產(chǎn)生1HZ秒脈沖可通過開關(guān)來校正，用2片74LS190來組成各模塊的功能實(shí)現(xiàn)，用DCD-HEX顯示管顯示。方案：采用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器產(chǎn)生1HZ秒脈沖提供整個(gè)電子鐘的脈沖信號(hào)。由開關(guān)1，開關(guān)2，開關(guān)3控制整個(gè)數(shù)字鐘電路。對(duì)于時(shí)分秒的分別校正是直接選用脈沖信號(hào)發(fā)生器提供秒脈沖信號(hào)，用開關(guān)S控制秒的校正，開關(guān)M控制分的校正，開關(guān)H控制時(shí)的校正。用藍(lán)色燈泡閃爍來表示整點(diǎn)報(bào)時(shí)。在數(shù)碼管上顯示出時(shí)、分，最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)電子鐘的自動(dòng)計(jì)時(shí)功能。顯示器顯示器顯示器顯示器整點(diǎn)報(bào)時(shí)〔燈泡〕24進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器555信號(hào)發(fā)生器顯示器2、單元電路設(shè)計(jì)與分析1.74LS190構(gòu)成秒、分的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器數(shù)字鐘的“秒”、“分”信號(hào)產(chǎn)生電路都是由六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成，“時(shí)”信號(hào)產(chǎn)生電路為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它們都可以用兩個(gè)74LS190來實(shí)現(xiàn)。秒個(gè)位計(jì)數(shù)器74LS190本身就是十進(jìn)制的，其輸入端A、B、C、D〔15腳1腳10腳9腳〕接低電平，計(jì)數(shù)控制端CTEN〔腳4〕接低電平4個(gè)觸發(fā)器將在時(shí)鐘上升沿開始計(jì)數(shù)，加減控制端U/D〔腳5〕接低電平。異步置數(shù)端LOAD〔腳11〕接高電平。由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)脈沖由CLK〔14腳〕端輸入。計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、QC、QD〔3腳2腳6腳7腳〕接數(shù)碼管的1、2、3、4。當(dāng)秒脈沖輸入時(shí)，電路狀態(tài)按二進(jìn)制序列依次遞增1，QA、QB、QC、QD輸出為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，當(dāng)輸出為0000時(shí)，輸出進(jìn)位脈沖。秒的十位計(jì)數(shù)器在這里74LS190被接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，接法與秒個(gè)位計(jì)數(shù)器相同，秒個(gè)位計(jì)數(shù)器送來的進(jìn)位脈沖，使其按二進(jìn)制自然序列依次遞增。QA、QB、QC、QD端輸出為0000、0001、0010、0011、0100、0101，當(dāng)輸出為0000時(shí)，QA、QB、QC、QD輸出為0，QA、QD經(jīng)過非門7404后再和QC、QD經(jīng)過一個(gè)與非門7420和一個(gè)或門7432和一個(gè)非門7404，然后把脈沖送入分的個(gè)位。分計(jì)數(shù)器的連接方法與秒計(jì)數(shù)器的相同，分計(jì)數(shù)器向時(shí)計(jì)數(shù)器送進(jìn)位脈沖。秒、分的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成如下：74LS190構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器由74LS190構(gòu)成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器已經(jīng)在multisim軟件上仿真的到了正確的結(jié)果。六十進(jìn)制仿真2.74LS190構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，也是用兩片74LS190集成塊來實(shí)現(xiàn)的，方法與六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的接法大同小異。用分計(jì)數(shù)器送來的進(jìn)位脈沖送入時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)器，電路在分進(jìn)位脈沖的作用下按二進(jìn)制自然序列依次增加1，當(dāng)計(jì)數(shù)到23，這時(shí)小時(shí)個(gè)位輸出0011〔也就是3〕，小時(shí)十位輸出0010〔也就是2〕。二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成如下列圖所示。74LS190構(gòu)成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器由兩片74LS190構(gòu)成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器已經(jīng)在multisim仿真軟件上驗(yàn)證的到了正確的結(jié)果，如下圖的仿真結(jié)果，說明設(shè)計(jì)完全正確。二十四進(jìn)制的仿真3.555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器可產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)。秒脈沖信號(hào)發(fā)生器需要產(chǎn)生一定精度和幅度的矩形波信號(hào)。電路如圖555定時(shí)器組成的多諧振蕩器和分頻器秒脈沖產(chǎn)生電路由555定時(shí)器和外接元電阻R1、R2、電容c構(gòu)成多諧振蕩器。其工作原理如下：接通電源后，Vcc經(jīng)R1、R2給電容C充電。由于電容上電壓不能突變，電源剛接通時(shí)Uc為0，所以555內(nèi)部比擬器RD=1，SD=0，根本RS觸發(fā)器置1，輸出端Q為高電平。此時(shí)Q=0，使內(nèi)部放大管截止。當(dāng)Uc上升到大于VCC/3時(shí)，RD=1，SD=1，根本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，即輸出端Q仍為高電平，當(dāng)UC上升到略大于2VCC/3時(shí)，RD=1，SD=1，根本RS觸發(fā)器置0，輸出端Q為低電平。這時(shí)Q=1，使內(nèi)部放電管飽和導(dǎo)通。于是電容C經(jīng)R2和內(nèi)部放大管放電，Uc按指數(shù)規(guī)律減小。當(dāng)UC下降略小于VCC/3時(shí)，內(nèi)部比擬器RD=1，SD=0，根本RS觸發(fā)器置1，輸出高電平。這時(shí)，Q=0，內(nèi)部放電管截止。于是C結(jié)束放電并重新開始充電。如此循環(huán)不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖。T=0.7(R1+2R2)C1，R2=69K，R1=5K，C1=10uF輸出脈沖的頻率經(jīng)計(jì)算得到：f≈IHz，即1秒四、總結(jié)每次課程設(shè)計(jì)是一次難得的鍛煉時(shí)機(jī)，讓我們能夠充分利用所學(xué)過的理論知識(shí)還有自己的想象的能力，另外還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及處理分析電路，設(shè)計(jì)電路的能力。我們相信是對(duì)我們的一個(gè)很好的提高。平時(shí)在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)候，我們應(yīng)該更注重實(shí)踐，而不是應(yīng)付考試的方法。這次的課程設(shè)計(jì)讓我們懂得了它們?cè)趯?shí)際中的用途，還有我們身邊的很多數(shù)字鐘電路，這些都是我們自己可以實(shí)現(xiàn)的，以前那些神秘的東西在不斷的學(xué)習(xí)過程中變得不再那么神秘，我們相信，以后還有更多的謎底被揭開。在這次實(shí)訓(xùn)中，由于不會(huì)使用仿真器而帶來很多麻煩，也浪費(fèi)了不少珍貴時(shí)間，但是我們克服了。在連接電路時(shí)也出現(xiàn)連接失誤導(dǎo)致運(yùn)行出錯(cuò)。在老師的指導(dǎo)建議下，我們又改良設(shè)計(jì)方案，也將缺乏的地方去除了，使得整體更加可觀。設(shè)計(jì)更完美。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們還更加深了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。在這次的設(shè)計(jì)中，我們用到了555芯片、譯碼器等以及學(xué)會(huì)了mutisim的使用。五、附錄1、器件本設(shè)計(jì)主要用到的實(shí)驗(yàn)器件：數(shù)碼管6個(gè)、74LS190芯片6個(gè)、74LS00芯片1個(gè)、74LS04芯片6個(gè)、74LS32芯片2個(gè)、74LS20芯片2個(gè)、燈泡2個(gè)、555定時(shí)器1個(gè)、開關(guān)5個(gè)2、總圖六、參考文獻(xiàn)[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)根底〔第五版〕高等教育出版社[2]畢滿清電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)〔第3版〕機(jī)械工業(yè)出版社[3]康華光.數(shù)字電子技術(shù)根底