電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p>　　2011年 6月 30日</p><p><b>　　電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　?。?）應(yīng)用所學(xué)的數(shù)字電路的理論知識(shí)來(lái)完成數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)。</p>&l

2、t;p>　?。?）在數(shù)字電路的課程設(shè)計(jì)中，熟悉數(shù)字電路的邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程以及集成電路的使用。</p><p>　?。?）掌握常用芯片的邏輯功能及使用方法。</p><p>　?。?）熟悉電路仿真軟件Multisim 11.0使用。</p><p>　?。?）掌握741LS60功能及工作原理。</p><p>　?。?）熟悉二十四進(jìn)制、六十進(jìn)

3、制的設(shè)計(jì)與制作。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路。</p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)過(guò)程 </b></p><p><b>　　3.1方案論

4、證</b></p><p>　　圖1 電子時(shí)鐘工作總方框圖</p><p>　　如圖1所示，設(shè)計(jì)一個(gè)二十四進(jìn)制電子時(shí)鐘，首先將四個(gè)74160分別構(gòu)成一個(gè)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)過(guò)與非門、非門將兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)形成一個(gè)二十四進(jìn)制電子時(shí)鐘。</p><p><b>　　3.2電路設(shè)計(jì)</b></p>&l

5、t;p>　　同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74160電路如圖2所示，此電路增加了預(yù)置數(shù)、保持和異步置零的功能。</p><p>　　圖2中LOAD′為預(yù)置數(shù)控制端,RCO為進(jìn)位輸出端,CLR′為異步置零端，ENP和ENT為工作狀態(tài)控制端。CLK為脈沖控制端，QA、QB、QC、QD為輸出控制端。A，B，C，D為輸入端。（引腳說(shuō)明）</p><p><b>　　圖2</b>&

6、lt;/p><p>　　74LS160的功能真值表</p><p>　　（注：H─邏輯高電平 L─邏輯低電平 X─無(wú)關(guān)項(xiàng)）</p><p><b>　　十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)</b></p><p>　　圖3電路是用T 觸發(fā)器組成的同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。由圖可知，如果從0000開(kāi)始記數(shù)，則直到輸入第九個(gè)脈沖為止。當(dāng)輸入第九個(gè)脈沖

7、后電路進(jìn)入1001狀態(tài)，這時(shí)QC′的低電平使門G1的輸出為0，而QA、QD的高電平使門G3的輸出為1，所以四個(gè)輸入控制端分別為T0=1、T1=0、T2=0、T3=1。因此第十個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入后，F(xiàn)F1和FF2維持0狀態(tài)不變，F(xiàn)F0和FF3從1翻轉(zhuǎn)為0，故電路返回0000狀態(tài)。</p><p>　　圖3 同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器</p><p>　　3.2.2 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)</p&

8、gt;<p>　　圖4 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　如圖5所示是二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即數(shù)顯上會(huì)顯示從00～23共計(jì)24個(gè)數(shù)字。它是由兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器組成的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖來(lái)到時(shí)兩個(gè)數(shù)顯同步置零，顯示00狀態(tài)，即兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出分別為0000和0000，當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖來(lái)到時(shí)個(gè)位脈沖作用下第一個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出變?yōu)?001，而第二個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制

9、端接的為低電平，所以不工作，繼續(xù)保持為0000狀態(tài)不變，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器輸入第九個(gè)脈沖后，RCO進(jìn)位輸出端會(huì)置為1。</p><p>　　同時(shí)第二個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制端接的為高電平，所以開(kāi)始工作，輸出由0000變?yōu)?001，然后保持至第一個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出再次變?yōu)?001。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出為0010，同時(shí)第二個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出為0011時(shí)，兩個(gè)同步

10、十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)控制端被同時(shí)置為0，即兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出均變?yōu)?000，從而完成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.2.3 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖5所示是六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即數(shù)顯上會(huì)顯示從00～59共計(jì)60個(gè)數(shù)字。</p><p>　　圖5 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　它也是由兩個(gè)同步十

11、進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器組成的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖來(lái)到時(shí)個(gè)數(shù)顯同步置零，顯示00狀態(tài)，即兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出分別為0000和0000，當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖來(lái)到時(shí)個(gè)位脈沖作用下第一個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出變?yōu)?001，而第二個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制端接的為低電平，所以不工作，繼續(xù)保持為0000狀態(tài)不變，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器輸入第九個(gè)脈沖后，RCO進(jìn)位輸出端置1，同時(shí)第二個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制端接的為高電平，所以開(kāi)始

12、工作，輸出由0000變?yōu)?001，然后保持至第一個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出再次變?yōu)?001。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出為0101，同時(shí)第二個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出為1001時(shí)，兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)控制端被同時(shí)置為0，即兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出均變?yōu)?000，從而完成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.2.4二十四進(jìn)制電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　

13、圖6所示為電子時(shí)鐘電路圖。它是由兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成的。本實(shí)驗(yàn)用二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器做為“時(shí)”位計(jì)數(shù)器，它的計(jì)數(shù)序列為00，01，02，…，23，00，…，也就是當(dāng)計(jì)數(shù)器到23時(shí)59分59秒時(shí)，若在來(lái)一個(gè)秒脈沖，計(jì)數(shù)器就進(jìn)到00時(shí)00分00秒。“分”位計(jì)數(shù)器和“秒”位計(jì)數(shù)器的序列分別為00，01，02，…，59，00，01，…，也就是當(dāng)“秒”位計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖6 二十四進(jìn)制電子

14、時(shí)鐘電路總圖</p><p>　　到59秒時(shí)，若在來(lái)一個(gè)秒脈沖，“秒”位計(jì)數(shù)器就進(jìn)到00，同樣，“分”位計(jì)數(shù)器如此。不過(guò)要強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)“秒”位計(jì)數(shù)器由59變?yōu)?0的同時(shí)“分”位計(jì)數(shù)器則會(huì)增加1，當(dāng)“分”位計(jì)數(shù)器由59變?yōu)?0的同時(shí)“時(shí)”位計(jì)數(shù)器則會(huì)增加1。例如：當(dāng)“秒”位計(jì)數(shù)器由59時(shí)，“分”位計(jì)數(shù)器為11，則當(dāng)再來(lái)一個(gè)秒脈沖是“分”位計(jì)數(shù)器就回進(jìn)到12，顯示為12分。同樣，當(dāng)“分”位計(jì)數(shù)器由59時(shí)，“時(shí)”位計(jì)數(shù)器

15、為08，則當(dāng)再來(lái)一個(gè)秒脈沖是“時(shí)”位計(jì)數(shù)器就回進(jìn)到09，顯示為9時(shí)。</p><p>　　其控制電路詳見(jiàn)圖6。用“秒”位計(jì)數(shù)器的59來(lái)控制“分”位計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制端，即“秒”位計(jì)數(shù)器的兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器顯示分別為0101和100 1時(shí)，“分”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位部分工作狀態(tài)控制端為高電平，若再來(lái)一個(gè)秒脈沖時(shí)，“秒”位計(jì)數(shù)器的兩個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器顯示分別為0000和0000，同時(shí)“分”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位部分進(jìn)1

16、，即顯示為1分。再用“秒”位計(jì)數(shù)器和“分”計(jì)數(shù)器的個(gè)位部分來(lái)控制“分”位計(jì)數(shù)器的十位部分的工作狀態(tài)控制端，即當(dāng)“秒”位計(jì)數(shù)器顯示59同時(shí)“分”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位顯示9時(shí)，若再來(lái)一個(gè)秒脈沖時(shí)，“分”位計(jì)數(shù)器的十位部分進(jìn)1，即顯示為1時(shí)。當(dāng)“秒”位計(jì)數(shù)器和“分”位計(jì)數(shù)器同時(shí)顯示59時(shí)“分”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位部的預(yù)置數(shù)控制端被置為0。從而“秒”位計(jì)數(shù)器和“分”位計(jì)數(shù)器同時(shí)顯示00。</p><p>　　同樣，我用分別用“秒”位

17、計(jì)數(shù)器和“分”位計(jì)數(shù)器來(lái)控制“時(shí)”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位部分工作狀態(tài)控制端，即當(dāng)“秒”位計(jì)數(shù)器和“分”位計(jì)數(shù)器同時(shí)顯示59時(shí)，再來(lái)一個(gè)秒脈沖時(shí)，“秒”位計(jì)數(shù)器和“分”位計(jì)數(shù)器分別置0，同時(shí)“時(shí)”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位部分進(jìn)1，即顯示為1時(shí)。當(dāng)“時(shí)”位計(jì)數(shù)器的個(gè)位部分顯示9且“秒”位計(jì)數(shù)器和“分”位計(jì)數(shù)器分別顯示59時(shí)，若再來(lái)一個(gè)秒脈沖時(shí)，“時(shí)”位計(jì)數(shù)器的十位部分進(jìn)1，即顯示為10時(shí)。當(dāng)當(dāng)計(jì)數(shù)器到23時(shí)59分59秒時(shí)，若在來(lái)一個(gè)秒脈沖，計(jì)數(shù)器就進(jìn)到00時(shí)

18、00分00秒。從而實(shí)現(xiàn)了時(shí)、分、秒電子時(shí)鐘的記時(shí)功能。</p><p>　　4系統(tǒng)調(diào)試與仿真結(jié)果</p><p>　　圖7 仿真結(jié)果顯示</p><p>　?。?）按照?qǐng)D6組裝與調(diào)試電路，共同組成二十四進(jìn)制電子時(shí)鐘。</p><p><b>　?。?）仿真結(jié)果</b></p><p>　　按下仿

19、真按鈕時(shí)，數(shù)字顯示器開(kāi)始從0變化，當(dāng)分位計(jì)數(shù)器的低位運(yùn)行至9，再加一個(gè)脈沖，高位控制使能變?yōu)楦唠娖?，開(kāi)始運(yùn)行至1。依此當(dāng)高位運(yùn)行至5時(shí)，在進(jìn)行1循環(huán)，時(shí)位計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，分位至零，以此循環(huán)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張學(xué)軍．趙春華等．Multisim9電子技術(shù)基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．</