數(shù)字電路課程設計

1、多功能數(shù)字時鐘設計報告目錄一、設計任務和要求 2二、設計的方案的選擇與論證 2(1) 總體電路分析2(2) 仿真分析3(3) 仿真說明3三、電路設計計算與分析 4(1) 小時計時電路4(2) 分鐘計時電路 5(3) 秒鐘計時電路 7(4) 校時選擇電路8(5) 整點譯碼電路9(6) 定時比較電路11四、總結及心得 13五、附錄 15(1) 元器件明細表15(2) 附圖17六、參考文獻 17設計任務和要求實現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準、整點報時、鬧鈴等功能。 具體要求：（1）顯示功能：具有“星期幾”、“時”、“分”、“秒”的 數(shù)字顯示（“星期幾”從0到6,“時”從0023,分0059,秒0059）

2、2）校時功能：當剛接通電源或數(shù)字時鐘有偏差時，可 以通過手動的方式去校時。（3）整點報時：當時鐘計時到整點時，能進行整點報時。4）鬧鈴功能：在24小時之內(nèi)，可以設定定時時間，當 數(shù)字時鐘到定時時間時能進行報時提醒。5）倒計時功能：可以在80秒內(nèi)倒計時。二、設計的方案的選擇與論證（1）總體電路分析總體電路設計是將單元電路模塊星期幾計時電路、 小時計時電路、 分鐘計時電路、秒計時電路、校時選擇電路、整點譯碼電路、鬧 鐘電路等模塊連接在一起，倒計時電路是一個單獨的模塊。外接 輸入開關和輸出顯示數(shù)碼管構成?？傮w結構圖如下：（ 2） 仿真分析單擊運行按鈕，可觀測仿真結果。電路能完成顯示計時、校時、 整點

3、報時以及鬧鈴等功能。計時功能。當開關S1、S2都處于左邊觸點時，數(shù)字時鐘工作 于計時狀態(tài)。此時，電路中的秒計時電路、分計時電路以及小時 計時電路分別對秒脈沖、分脈沖和小時脈沖進行計數(shù)。計數(shù)結果 經(jīng)數(shù)碼管顯示計時時間值。校時功能。當開關S1、S2都處于右邊觸點時，數(shù)字時鐘工作 于校時狀態(tài)。按瞬態(tài)按鈕 B鍵，可以選擇對“小時”、“分鐘”和“秒鐘”進行校時。校時時通過開關 S3 （按C鍵）手動輸入校時 時間。3 整點報時功能。 整點譯碼電路通過識別整點時間， 產(chǎn)生整點報 時信號。當前時間為零點時，會產(chǎn)生整點報時，此時探針會亮， 蜂鳴器會響。4 鬧鐘報時功能。通過校時功能將“小時” 、“分鐘”和“秒鐘

4、” 設定在某一時間點，然后重新校時，調(diào)整到設定點以前的某一時 間，當時鐘到達設定點時，信號燈會亮，并且蜂鳴器會響。（ 3） 仿真說明。1 因版面有限， 總設計圖并未納入本設計報告中， 而是在此之外 通過PROTEL畫圖，用A3紙另外打印。這樣看圖較為清晰。2 采用總線方式，使信號線連線簡介、美觀，電路可持續(xù)性強。三、電路設計計算與分析(1)小時計時電路。小時計時電路如下圖:vcc1B2QS3 口0口VCC一理JJL.MlvccDIULULK1 總澄aT4LS00DCUDCK1OIRSETID該電路用兩片74LS160構成二十四進制計數(shù)器，與非門 74LS00D構成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼

5、“ 24”，輸出信號 使CLR=0計數(shù)器的計數(shù)值被置 0.所以，整個計數(shù)器的技術狀 態(tài)圖為00至01至02至至23至24 (暫態(tài))至00至01至， 共有24個穩(wěn)定狀態(tài)。小時計時電路的封裝模塊如下圖：X2HO1CLOCKH02H03H04L01L02L03L04H0URSET其引腳功能如表:引腳信號流向信號連接HOURSET輸入校時選擇輸入，正常工作為 高電平CLOCK輸入接小時計數(shù)脈沖H04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計時時 間（小時）高位H03輸出H02輸出H01輸出L04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計時時 間（小時）低位L03輸出L02輸出L01輸出（2）分鐘計時電路。分鐘計時電路如下圖:Wldo

6、lj= iy2min，HQ2 _BD3Q回QMIHSET O=一U2DD KZt 74LS&DD廿貞5vccL01QumqL03口JU:厶TrCLOCKCLR CLOCK口U12A74LS21Drncid8匚總該電路用兩片74LS160構成六十進制計數(shù)器，與非門74LS00D 構成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼 59。整個計數(shù)器的計數(shù)狀 態(tài)圖為00至01至至58至59至00,共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。 其封裝引腳同小時計時電路。分鐘計時電路的封裝模塊如下圖：X31HO1CL0CH02CLFH03H04L01L02L03L04MINSETmcoK-分鐘計時其引腳功能如下表:引腳信號流向信號連接MIN

7、SET輸入校時選擇輸入，正常工作為 咼電平CL0CK輸入接分鐘計數(shù)脈沖H04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計時時 間（分鐘）高位H03輸出H02輸出H01輸出CLR輸入接清零輸入，系統(tǒng)未用，接 高電平L04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計時時 間（分鐘）低位L03輸出L02輸出L01輸出(3) 秒鐘計時電路。秒鐘計時電路如下圖:U1GD7413040kulqK02QOqHO4QUUSECSST 哎事9零凰心 wrnU11AA74LS21Du該電路用兩片74LS160構成六十進制計數(shù)器，與非門74LS00D構成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼59。整個計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)圖為 00至01至至58至59至00,共有

8、60個穩(wěn)定 的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計時電路。秒鐘計時電路的封裝模塊 如下圖：X4HO1 CLOCKH02H03H04L01L02L03L04SECSETSCO其引腳功能如下表:引腳信號流向信號連接SECSET輸入校時選擇輸入，正常工作為 咼電平CLOCK輸入接秒鐘計數(shù)脈沖H04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計時時 間（秒鐘）高位H03輸出H02輸出H01輸出CLR輸入接清零輸入，系統(tǒng)未用，接 高電平L04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計時時 間（秒鐘）低位L03輸出L02輸出L01輸出（4）校時選擇電路。校時選擇電路如下圖:校時選擇電路用計數(shù)器74LS160和譯碼器74LS138組成，計 數(shù)器74LS1

9、60設計為三進制計數(shù)器，譯碼器的輸出為反變量，其 輸出要接反向器。校時選擇電路的封裝模塊如下圖：X6TIMESETHOUMIN校時選擇其對應的封裝引腳如下表：引腳信號流向信號連接TIMESET輸入接瞬態(tài)開關HOUR輸出接小時計時電路的HOURSE輸入端MIN輸出接分鐘計時電路的MINSET俞入端SEC輸出接秒鐘計時電路的SECSE輸入端TIMESET接瞬態(tài)開關，可手動選擇校時信號。當校時信號 HOUR=、MIN=0 SEC=0寸（選中“小時”計時電路，表示對“小 時”進行校時）；單擊一次開關按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)?HOUR=0MIN=1 SEC=0（選中“分鐘”計時電路，表示對“分鐘” 進

10、行校時），再單擊一次開關按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)?HOUR=0MIN=0 SEC=1（選中“秒”計時電路，表示對“秒”進 行校時），這樣可手動設置系統(tǒng)的時、分和秒。（5）整點譯碼電路整點譯碼電路的作用是識別整點時間信號，以實現(xiàn)整點報時的功能。整點時間信號的特征是零分，零分作為數(shù)字量來說，是一個 代碼，用門電路組成的譯碼電路可識別一個代碼。整點譯碼電路 如下圖：U17A7432N742 2HU27A7432H107 103 Q ro-iDIQ3 JJ1SA7432NU31A x- 7432MU2SAU30A x 7432 NI09U29A其封裝模塊如下圖:X5IO1102103104I0510

11、6107108109整點譯碼其引腳功能功能如表:引腳信號流向信號連接I01輸入接分鐘計時模塊輸出I02輸入I03輸入I04輸入I05輸入106輸入I07輸入I08輸入I09輸出接整點報時指示燈(6) 定時比較電路(鬧鐘電路)。定時比較電路是將設定的定時時間和當前的計時時間進行比較, 電路可選用數(shù)值比較器 CC4585定時比較電路如圖所示：0194565BD_5VU4瞿?B45S5BD_5VGHDTvcc5VCRMHJL2KJL1MJUH均時刃3a3aJ?百ara aU1I5兀盤比注X.啜比74LS175D4fn1133 1Lvcc一卿hC 4M5fiO_5V該電路共用四片CC458刑四片74L

12、S175D勾成定時比較電路， 因為定時時間為小時和分鐘，共16位二進制代碼，每片數(shù)值比較 器CC4585能比較兩個4位二進制代碼，用4片CC4585能構成16 位數(shù)值比較器。當數(shù)字時鐘的計時時間等于設定時間時，定時比較電路輸出高電平，否則輸出低電平。定時比較電路封裝模塊如 圖：X8CPDINGSHCRxin haoscHO02HO03HO04HO01LN1LN2LN3LN4 HO1HO2HO3HO4LO1L L L O OO4 3 2（7）脈沖產(chǎn)生電路 脈沖產(chǎn)生電路如圖： - 5155 VIRTUALOnF :5 iLOLhF-VSS 口vec-mr out-msTIOL -TS.Z.CiuH

13、 - am- 該電路由555定時器構成時鐘脈沖產(chǎn)生電路。由于其相對于 MULTSIM軟件提供的脈沖產(chǎn)生器件較復雜，故在此并不是用這個 秒脈沖電路，而是用所提供器件。四、總結與心得時間過的好快，轉眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設計就 結束了。通過這一周的課程設計， 我拓寬了知識面， 鍛煉了能力， 綜合素質(zhì)得到較大提高。設計，給人以創(chuàng)作的沖動。但凡涉及設計都是一件良好的事 情，因為她能給人以美的幻想，因為她能給人以金般財富，因為 她能給人以成就之感，更為現(xiàn)實的是她能給人以成長以及成長所 需的營養(yǎng)， 而這種營養(yǎng)更是一種福祉， 一輩子消受不竭享用不盡。 安排課程設計的基本目的，在于通過理論與實際的結合、

14、人與人 的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的 實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn)代化建設 需要的高素質(zhì)的復合型人才。課程設計發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學 習不夠扎實的我深感 “書到用時方恨少 ”，于是想起圣人之言 “溫故 而知新”，便重拾教材與實驗手冊， 對知識系統(tǒng)而全面進行了梳理， 遇到難處先是苦思冥想再向同學請教，終于熟練掌握了基本理論 知識，而且領悟諸多平時學習難以理解掌握的較難知識，學會了 如何思考的思維方式，找到了設計的靈感。課程設計的過程中，由于對理論掌握的不熟練，或者是操作 過程中發(fā)生失誤，都會導致最后結果出不來。至善至美，是人類

15、 永恒的追求。但是，不從忘卻 “金無足赤，人無完人 ”，我們換種 思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設計過程中， 我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行 “過而能改，善莫大焉 ”的知行觀。對我們電子信息專業(yè)的本科生來說，實際能力的培養(yǎng)至關重 要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從 課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預演和準備畢業(yè)設計工作。通過課程 設計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習 期間及時補充相關知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能 力準備，從而縮短從校園走向社會的心理轉型期。作為整個學習體系的有機組成部

16、分，課程設計雖然安排在兩 周進行，但并不具有絕對獨立的意義。它的一個重要功能，在于 運用學習成果，檢驗學習成果。運用學習成果，把課堂上學到的 系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應用于實際設計工作，并從理論的 高度對設計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設想。檢驗 學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過 綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變 學習內(nèi)容與方法提供實踐依據(jù)。通過課程設計，我還更加明白了一個真理。時至今日，課程 設計基本告成，才切身領悟“實踐是檢驗真理的唯一標準”，才 明曉實踐出真知。因為在教材上，數(shù)字鐘不過是由計數(shù)器和譯碼 顯碼器組合而成，也便不以為然

17、搭建電路圖，結果電路出現(xiàn)諸多 問題，譬如短路開路，EW中引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實中引腳懸 空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不為則不知，無為則無知，實踐出 真知。課程設計達到了專業(yè)學習的預期目的。在一個星期的課程設 計之后，我們普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是 通過對設計過程的了解，進一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結合實際存在的問題在專業(yè)領域內(nèi)進行更深入的學習五、附錄、元器件明細表1 74LS160N2 74LS138N管腳圖如下:管腳圖如下:U6U33AVCCBCQADQBQCENPQDENTRCOLOAD CLRCLKGND153456141316AY0BY1CY2Y3G1Y4

18、G2AY5G2BY6Y72O15_ 込O13_012-01D10- 叫C774LS160N74LS138N3)74LS175D4)4585BD管腳圖如下:管腳圖如下:U11D1Q2D1Q3D2Q4D2Q3QCLR3QCLK4Q 4Q314U215皿1146A3B3A2B2A1B1A0B0OAGTB OAEQB OALTB1374LS175D5 74LS00DAGTB AEQB ALTB4585BD 5V電源U5AIZ74LS00DVCC5V7) 74LS21D 7432NU12A74LS21DU17A7432N9) 74LS04DU37A74LS04D逍 7408NU8AZD7408N數(shù)碼管74LS08DU41AZD74S08D