數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-- 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 名 稱 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　院 部 名 稱 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化

2、 </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)地點(diǎn) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí) &

3、lt;/p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論·················

4、3;····································&#

5、183;···3 </p><p>　　1.1相關(guān)背景知識(shí)···························&#

6、183;·····················3</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)條件·········

7、83;····································&

8、#183;··3</p><p>　　1.3課程設(shè)計(jì)目的····························&#

9、183;····················3</p><p>　　1.4課程設(shè)計(jì)的要求··········&#

10、183;····································

11、3 </p><p>　　數(shù)字電子鐘的基本原理·······························

12、;········4</p><p>　　2.1原理框圖·······················&#

13、183;·····························4</p><p>　　2.2整體電路圖·

14、3;····································&#

15、183;············5</p><p>　　2.3基本原理···················

16、;··································5</p>&l

17、t;p>　　3、所用元器件··································

18、·················4</p><p>　　4、單元電路設(shè)計(jì)··············&#

19、183;··································5</p>

20、<p>　　4.1秒脈沖發(fā)生器·································&

21、#183;···············5</p><p>　　4.2秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器···············

22、······························6</p><p>　　4.3秒、分、時(shí)譯碼顯示模塊&#

23、183;····································

24、··7</p><p>　　4.4校時(shí)電路·····························

25、83;·······················8</p><p>　　5、附圖說明各部分功能的實(shí)現(xiàn)·······

26、;····························9</p><p>　　5.1開始狀態(tài)···&#

27、183;····································

28、·············9</p><p>　　5.2時(shí)、分、秒分別校時(shí)·················

29、3;·························10</p><p>　　5.3滿60秒向分鐘進(jìn)位狀態(tài)。····

30、3;··································10</p>

31、<p>　　5.4滿60分向小時(shí)進(jìn)位狀態(tài)。································&#

32、183;······11</p><p>　　5.5 23:59:59向00:00:00進(jìn)位狀態(tài)·····················

33、3;···········11</p><p>　　7、設(shè)計(jì)結(jié)果分析與總結(jié)···················&#

34、183;······················12</p><p>　　8、參考文獻(xiàn)·········

35、;····································

36、83;········13</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.1相關(guān)背景知識(shí)</b></p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應(yīng)用、邏輯門電路組合和時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)、

37、 集成芯片各腳功能。555定時(shí)器等。 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，用數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)處理的優(yōu)勢也更加突出。</p><p>　　數(shù)字鐘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。此次設(shè)計(jì)與制作數(shù)字電子鐘的目的是讓學(xué)生在了解數(shù)字鐘的原理的前提下，運(yùn)用剛剛學(xué)過的數(shù)電知識(shí)設(shè)計(jì)并制作數(shù)字鐘，而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及其使用方法。由于數(shù)字電子鐘包括

38、組合邏輯電路和時(shí)序電路，通過它可以進(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，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合。</p><p><b>　　1.2課程設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　1.先是對數(shù)字電子鐘有一定的了解，然后對參數(shù)的確定選擇出一種最適合本課題的方案。在達(dá)到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟(jì)、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計(jì)策略。</p><

39、;p>　　2.運(yùn)用仿真軟件Multisim對電路進(jìn)行仿真。觀察效果并與課題要求的性能指標(biāo)作對比。</p><p><b>　　1.3課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1.學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，進(jìn)一步熟悉和掌握常用數(shù)字電路元器件的應(yīng)用。</p><p>　　2.學(xué)習(xí)和練習(xí)在

40、面包板上接線的方法、技術(shù)、注意事項(xiàng)。</p><p>　　3.學(xué)習(xí)數(shù)字電路實(shí)物制作、調(diào)試、測試、故障查找和排除的方法、技巧。</p><p>　　4.培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。</p><p>　　5.培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　1.4課程設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　1.準(zhǔn)確

41、計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。</p><p>　　2.小時(shí)計(jì)時(shí)采用24進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式，分、秒采用60進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式。</p><p>　　3.具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分的功能。 </p><p>　　數(shù)字電子鐘的基本原理</p><p><b>　　2.1原理框圖</b></p><p><

42、;b>　　2.2整體電路圖</b></p><p><b>　　2.3基本原理</b></p><p>　　它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、計(jì)數(shù)器、編碼器、譯碼顯示器和校時(shí)電路組成。其中秒發(fā)生器電路、校時(shí)電路、二部分尤為重要。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，然后由秒發(fā)生器電路產(chǎn)生周期為一秒的方波，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時(shí)”、“分

43、”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。正常計(jì)時(shí)時(shí)，由秒發(fā)生器電路觸發(fā)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)。當(dāng)數(shù)碼管顯示時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間有偏差時(shí)，打開校時(shí)電路，進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　三、所用元器件</b></p><p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1秒脈沖發(fā)生器</b></p&

44、gt;<p>　　4.1.1 555定時(shí)器基本原理：</p><p>　　555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器、簡單RS觸發(fā)器、放電三極管以及緩沖器組成。</p><p>　　4.1.2 5

45、55定時(shí)器功能表為：</p><p>　　4.1.3 555定時(shí)器組成的基本原理框圖：：</p><p>　　仿真圖： 計(jì)算公式:</p><p>　　4.2秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器</p><p>　　4.2.1 仿真圖：</p><p><b

46、>　　4.2.2計(jì)數(shù)器：</b></p><p>　　時(shí)間計(jì)數(shù)電路由“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)。“秒”“分”計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制，小時(shí)為二十四進(jìn)制。</p><p>　　4.2.3秒計(jì)數(shù)器：</p><p>　　由分頻器來的秒脈沖信號(hào)，首先送到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達(dá)到60秒

47、時(shí)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)。秒的個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)QDQCQBQA變成1010時(shí)，通過與非門把它的清零端變成0，然后再通過一個(gè)非門，使輸出到74LS161的使能端被置數(shù)，跳過1011到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復(fù)。秒的十為計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制，當(dāng)QDQCQBQA變成0101時(shí)，通過與非門把它的清零端變成0，后再通過一個(gè)非門，使輸出到74LS161的使能端被置數(shù)，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此就是60

48、進(jìn)制。同時(shí)秒十位上的0101時(shí)，要把進(jìn)位信號(hào)傳輸給“分”個(gè)位的計(jì)數(shù)單元。 </p><p>　　4.2.4分計(jì)數(shù)器:</p><p>　　分的個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進(jìn)位信號(hào)傳輸給時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元。 </p><p>　　4.2.4時(shí)計(jì)數(shù)器：</p><p>　　24進(jìn)制亦采用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161D擴(kuò)展

49、連接，設(shè)計(jì)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，顯示0到23，在23時(shí)采用置數(shù)的方法，將兩片74LS161D同時(shí)置數(shù)至0，以循環(huán)顯示0到23。</p><p>　　4.3秒、分、時(shí)譯碼顯示模塊</p><p>　　4.3.1基本原理：</p><p>　　譯碼是編碼的逆過程，在編碼時(shí)，每一種二進(jìn)制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個(gè)確定的信號(hào)或者對象。把代碼狀態(tài)的特定含義“翻譯”出

50、來的過程叫做譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器?；蛘哒f，譯碼器是可以將輸入二進(jìn)制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，以表示其原來含義的電路。</p><p>　　顯示譯碼器，一般是將一種編碼譯成十進(jìn)制碼或特定的編碼，并通過顯示器件將譯碼器的狀態(tài)顯示出來。</p><p>　　本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽極顯示器或共陰極顯示器。本段由CD4511七段碼顯示譯碼器和七

51、段碼數(shù)碼管組成。</p><p><b>　　仿真圖:</b></p><p><b>　　4.4校時(shí)電路</b></p><p>　　4.4.1 原理框圖：</p><p>　　4.2.2校時(shí)方法：</p><p>　　“秒”校時(shí)采用等待校時(shí)法。正常工作時(shí)，將開關(guān)S1撥向V

52、DD位置，不影響與門G1傳送秒計(jì)數(shù)信號(hào)。進(jìn)行校對時(shí)，將S1撥向接地位置，封閉與門G1，暫停秒計(jì)時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一到，立即將S1撥回VDD位置，開放與門G1。“分”和“時(shí)”校時(shí)采用加速校時(shí)法。正常工作時(shí)，S2和S3接地，封閉與門G3或G5，不影響或門G2或G4傳送秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖。進(jìn)行校對時(shí)，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器，讓“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器以秒節(jié)奏快速計(jì)數(shù)。待標(biāo)準(zhǔn)時(shí)、分一到，立

53、即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號(hào)，開放或門G2、G4對秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖的傳送。</p><p>　　4.3.3 仿真圖:</p><p>　　4.3.4 基本原理：</p><p>　　當(dāng)數(shù)字鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對“時(shí)”“分”“秒”的校準(zhǔn)。在電路中設(shè)有正常計(jì)時(shí)和校對位置。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“時(shí)”“分”的校對。對校時(shí)的要求是，在小時(shí)校正時(shí)不

54、影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。當(dāng)閉合開關(guān)J1，時(shí)計(jì)數(shù)器就停止計(jì)時(shí)；當(dāng)閉合開關(guān)J2，分計(jì)數(shù)器也停止計(jì)時(shí)；當(dāng)閉合開關(guān)J3時(shí)，秒計(jì)數(shù)器同時(shí)也停止計(jì)時(shí)。這樣可以用手動(dòng)操作來完成校時(shí)。</p><p>　　五、附圖說明各部分功能的實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　5.1開始狀態(tài)</b></p><p>　　5.2時(shí)、分、秒分別

55、校時(shí)</p><p>　　5.3滿60秒向分鐘進(jìn)位狀態(tài)</p><p>　　5.4滿60分向小時(shí)進(jìn)位狀態(tài)</p><p>　　5.5 23:59:59向00:00:00進(jìn)位狀態(tài)</p><p>　　七、設(shè)計(jì)結(jié)果分析與總結(jié)</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到在此次課程設(shè)計(jì)電路中所存在的問題，使我對數(shù)字電子技

56、術(shù)有了更深的了解，通過不斷的努力去解決這些問題，也讓我認(rèn)識(shí)到了學(xué)懂書本上的知識(shí)和能夠運(yùn)用書本上的知識(shí)的有所差別，學(xué)會(huì)運(yùn)用了 Multisim軟件，這樣以后可以再電腦上就可以解決一些問題。在仿真過程中，要看清仿真的是哪一部分，接線要正確。</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分(第五版).高等教育出版