數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)--數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　通過設(shè)計(jì)，能鞏固、加深對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題解決問題的能力，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求：</b></p>

2、<p>　　1、設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示分、秒的數(shù)字電子鐘，要求1小時(shí)為一計(jì)時(shí)周期。</p><p>　　2、用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在試驗(yàn)箱上進(jìn)行組裝、調(diào)試。</p><p>　　3、當(dāng)電路發(fā)生走時(shí)誤差時(shí)，要求電路可以手動(dòng)校正，能進(jìn)行分的校正。</p><p>　　4、要求電路具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，報(bào)時(shí)聲響為：在每個(gè)整點(diǎn)前鳴叫四個(gè)低音（500Hz），整時(shí)時(shí)

3、再鳴叫一次高音（1000Hz）。</p><p><b>　　三、參考資料：</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　數(shù)字邏輯</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄（集成電路引腳圖）</p><p>

4、<b>　　網(wǎng)絡(luò)資料</b></p><p><b>　　四、試驗(yàn)器材：</b></p><p>　　74LS90 * 9</p><p>　　74LS48 * 6</p><p>　　74LS08 * 2</p><p>　　74LS00 * 3</p>&l

5、t;p>　　74LS04 * 2</p><p>　　74LS20 * 2</p><p>　　1kΩ和10kΩ電阻各一個(gè)</p><p>　　導(dǎo)線若干 蜂鳴器 實(shí)驗(yàn)電路箱</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　?。ㄒ唬└鱾€(gè)集成電路及其圖示、接法：</p&

6、gt;<p>　　74LS90 ：異步計(jì)數(shù)器</p><p>　　74LS48 ：七段譯碼器</p><p>　　74LS08 ：兩輸入與門</p><p>　　74LS00 ：兩輸入與非門</p><p>　　74LS04 ：非門</p><p>　　74LS20 ：四輸入與非門</p>

7、<p>　　（二）各個(gè)分電路的原理：</p><p><b>　　1、數(shù)字鐘的構(gòu)成</b></p><p>　　數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。</p>&

8、lt;p><b>　　2、晶體振蕩器電路</b></p><p>　　晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的1KＨz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。</p><p><b>　　3、分頻器電路</b></p><p>　　分頻器電路將1K

9、Ｈz的高頻方波信號(hào)經(jīng)3次十分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　4、時(shí)間計(jì)數(shù)器電路</b></p><p>　　時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位、分個(gè)位為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，秒十位和時(shí)十位為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。并且每一個(gè)計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)

10、異步清零端（高電平有效）。</p><p><b>　　5、譯碼驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。選用74LS48作為顯示譯碼電路。</p><p><b>　　6、數(shù)碼管</b></p>&

11、lt;p>　　數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。</p><p><b>　　7、校時(shí)電路</b></p><p>　　校時(shí)電路的開關(guān)斷開時(shí)正常計(jì)時(shí)，閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。</p><p>　　當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)

12、數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。</p><p><b>　　8、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</b></p><p>　　一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能，即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示。</p&

13、gt;<p>　　根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。選蜂鳴器為電聲器件。</p><p><b>　　六、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　?。ㄒ唬┩ㄟ^分頻電路得到1HZ的脈沖源。</p><p>　　按要求，要將1KZ的脈沖源分頻成實(shí)驗(yàn)所需的1HZ

14、脈沖源?？梢杂萌齻€(gè)74LS90三級(jí)十分頻 實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，從而得到1HZ的脈沖源。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　（二）譯碼顯示電路</b></p><p>　　用74LS48實(shí)現(xiàn)譯碼器功能，采用8421BCD碼。74LS90的Qa Qb Qc Qd分別接到74LS48的ABC

15、D上，從a到g依次輸出到LED顯示器上。本實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)箱上已經(jīng)集成了譯碼器和LED顯示器，故該部分電路不必再接。</p><p>　?。ㄈ┓置胗?jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)及連接。</p><p>　　分和秒計(jì)數(shù)器都是60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器</p><p>　　.uIh BK k A</p><p>　?。ㄋ模┬r(shí)電路的實(shí)現(xiàn)：</p><p

16、>　　用雙D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)校時(shí)電路。開關(guān)斷開時(shí)，該部分電路維持秒和時(shí)的正常計(jì)時(shí)，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，開關(guān)的接地端表示0，每閉合一次都輸出一個(gè)脈沖，從而增加一分鐘，實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。當(dāng)開關(guān)閉合或斷開時(shí)，可能產(chǎn)生抖動(dòng)，在開關(guān)上并聯(lián)一個(gè)電容可以環(huán)節(jié)抖動(dòng)現(xiàn)象。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　?。ㄎ澹┱c(diǎn)報(bào)時(shí)電路：</p><p

17、>　　每到整點(diǎn)時(shí)，電路實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)功能。報(bào)時(shí)效果仿照廣播電臺(tái)的整點(diǎn)報(bào)時(shí)效果，即四個(gè)低音一個(gè)高音。4低音（500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（1kHz）發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時(shí)間均為1秒。</p><p><b>　　由真值表可得</b></p><p>　　只有當(dāng)分十位的Q2M2Q0M2=11</p>&l

18、t;p>　　分個(gè)位的Q3M1Q0M1=11</p><p>　　秒十位的Q2S2Q0S2=11</p><p>　　秒個(gè)位的Q0S1=1時(shí)</p><p><b>　　報(bào)時(shí)電路才能工作</b></p><p><b>　　電路圖如下： </b></p><p><

19、b>　?。┱w電路連接</b></p><p>　　參照總電路圖把各個(gè)部分電路連接起來?？傠娐犯皆谧詈?。</p><p>　　+vv e fLu'b`</p><p><b>　　七、總結(jié)分析</b></p><p>　　在四位指導(dǎo)老師的認(rèn)真講解和耐心指導(dǎo)之下，本組按照設(shè)計(jì)要求完成了本次

20、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)，即數(shù)字電子鐘。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的主要實(shí)驗(yàn)誤差來源于：</p><p>　　1、人為操作帶來的誤差。</p><p>　　2、實(shí)驗(yàn)室所提供的1HZ脈沖信號(hào)源有時(shí)候不穩(wěn)定，因此會(huì)出現(xiàn)計(jì)時(shí)快慢不一的情況。</p><p>　　3、由于數(shù)字信號(hào)在導(dǎo)線和各個(gè)集成塊的內(nèi)部的傳遞以及響音都會(huì)有時(shí)間差，所以會(huì)給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成

21、一定的誤差。</p><p><b>　　分析、結(jié)論</b></p><p>　　1.數(shù)字電子鐘的主要組成部分是要實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的時(shí)﹑分﹑秒計(jì)數(shù)和正確的進(jìn)位級(jí)聯(lián)關(guān)系和清零的功能,再把他顯示出來,同時(shí)具有校時(shí)的功能.</p><p>　　2.這些功能的實(shí)現(xiàn)都依賴于對(duì)異步二-五-十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器74LS90的正確理解和使用方法.</p>&