數(shù)字電子時鐘課程設計

1、 本科生課程設計題 目： 數(shù)字時鐘電路 課 程： 數(shù)字電子技術基礎 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣0902 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2011.6.16 總 目 錄第一部分：任務書 第二部分：課程設計報告第三部分：設計圖紙第 一 部 分任務書一、課程設計的目的 本課程是在學完數(shù)字電子技術基礎、數(shù)字電子技術實驗之后，集中一周時間，進行的復雜程度較高、綜合性較強的設計課題的實踐環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下目的： 1. 使學生進一步掌握數(shù)字電子技術的理論知識，培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題的能力； 2. 使學生基本掌握常用電子電路的一般設計方法，提

2、高電子電路的設計和實驗能力； 3. 熟悉并學會選用電子元器件，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎。二、課程設計的要求1. 設計時要綜合考慮實用、經(jīng)濟并滿足性能指標要求；2. 必須獨立完成設計課題； 3. 合理選用元器件； 4. 按時完成設計任務并提交設計報告。 三、設計題目及內(nèi)容數(shù)字時鐘電路（1）、具有“時”“分”的數(shù)字顯示時鐘； （2）、“秒”不作數(shù)字顯示，只使“時”和“分”之間“：”間隔閃亮；（3）、具有校分和校時功能；（4）、具有整點報時功能（59分50秒開始間歇報時）。 四、設計要求1、 用中小型規(guī)模集成電路設計出所要求的電路；2、 在實驗箱上安裝、調(diào)試出所設計的電路。3、 在ed

3、a編程實驗系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真。4、 寫出設計、調(diào)試、總結報告。五、使用儀器設備1、 穩(wěn)壓電源(5v，15v)；2、 實驗電路箱；3、 低頻信號發(fā)生器；4、 示波器5、 pc機（裝有max+plusii軟件）；6、 gw48 eda編程系統(tǒng)等。六、參考文獻1、“模擬電子技術基礎”和“數(shù)字電子技術基礎”教材；2、有關“電子技術課程設計指導書”；3、“集成電路特性應用手冊”；4、其他。第 二 部 分課程設計報告目 錄1 設計任務及要求.（9）1）設計任務及要求. .（9）2 系統(tǒng)總體設計方案.（10）1）總體設計方案.（10）2）方案特點.（10）3 控制電路設計.(11）1）控制電路工作

4、原理. .(11)2）控制電路設計原理. .（11）3）控制電路圖.（11）4 “分秒”六十進制計數(shù)電路設計.（12）1）“分秒”六十進制計數(shù)電路工作原理.(12）2 )“分秒”六十進制計數(shù)電路設計作原理.(12）“分秒”六十進制計數(shù)電路.(13）5 “時”二十四進制計數(shù)電路設計.（14） 1) “時”二十四進制計數(shù)電路工作原理.（14）2）“時”二十四進制計數(shù)電路設計原理.（14）3) “時”二十四進制計數(shù)電路.(15）6 整點報時電路設計.（16）1）整點報時電路工作原理.（16）2）整點報時電路設計原理.（16）3）整點報時電路.（17）7 系統(tǒng)總體電路設計.（18） 1) 系統(tǒng)總體電路

5、說明.（18）2) 系統(tǒng)總體電路.（19）8 改進意見及收獲體會.（20）9 器件明細清單.（21） 10參考文獻.（21）1設計任務及要求1 設計任務及要求： 設計的電子鐘所具有的技術指標：（1）、具有“時”“分”的數(shù)字顯示時鐘； （2）、“秒”不作數(shù)字顯示，只使“時”和“分”之間“：”間隔閃亮；（3）、具有校分和校時功能；（4）、具有整點報時功能（59分50秒開始間歇報時）。2系統(tǒng)總體設計方案2.1總體設計方案數(shù)字電子鐘的總體框圖如下圖所示，它由顯示、譯碼、計數(shù)電路、校時電路、整點報時電路五部分組成。顯示、譯碼、計數(shù)電路是完成電子鐘的基本鐘表顯示，進位功能。脈沖電路是產(chǎn)生1hz的秒脈沖。整

6、點報時和手動校正也是電子表的基本功能。分計數(shù)秒計數(shù)時顯示器分顯示器時譯碼器分譯碼器時計數(shù)器分計數(shù)器秒計數(shù)器校時電路秒脈沖1s整點報時發(fā)光二極管2.2方案特點電路主要實現(xiàn)3個功能：計數(shù)功能，時、分由四個七段數(shù)碼管顯示，秒由發(fā)光二極管顯示，秒、分均為六十進制，時為二十四進制；整點報時功能，59分50秒后，每個奇數(shù)秒發(fā)光二極管都會亮，顯示整點報時；同時有校時校分功能。3控制電路設計3.1控制電路工作原理當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉入正常計

7、時狀態(tài)即可。3.2控制電路設計原理3.3控制電路4 “分秒”六十進制計數(shù)電路設計4.1“分秒”六十進制計數(shù)電路工作原理為了接成六十進制計數(shù)器，首先將兩片74ls160接成百進制計數(shù)器，然后將電路的59狀態(tài)譯碼產(chǎn)生ld=0的信號，同時加到兩片74ls160上，在下一個計數(shù)脈沖（第60個輸入脈沖）到達時，將0000同時置入兩片74ls160中，從而得到六十進制計數(shù)器。進位信號可由與非門輸出端直接引出。就可接成“分秒”電路4.2“分秒”六十進制計數(shù)電路設計原理q3 q2 q1 q0 741ls160ep et c ld cpq3 q2 q1 q0 74ls160ep et c ld cp4.3“分秒

8、”六十進制計數(shù)電路5 “時”二十四進制計數(shù)電路設計5.1“時”二十四進制計數(shù)電路工作原理為了接成24進制計數(shù)器,首先將兩片74ls160接成百進制計數(shù)器。然后將電路的23狀態(tài)譯碼產(chǎn)生ld=0信號，同時加到兩片74ls160上，在下一個計數(shù)脈沖（第24個輸入脈沖）到達時，將0000同時置入兩片74ls160中，從而得到二十四進制計數(shù)器，進位信號可以直接由與非門的輸出端引出。5.2“時”二十四進制計數(shù)電路設計原理q3 q2 q1 q0 74ls160ep et c ldcpq3 q2 q1 q0 74ls160ep et c ldcp5.3“時”二十四進制計數(shù)電路6 整點報時電路設計6.1整點報時

9、電路工作原理 與門1取出59分信號，計數(shù)到59分時輸出高電平，與門2取出5159秒信號，奇數(shù)秒時輸出高電平，偶數(shù)秒時輸出低電平，與非門3在59分50奇數(shù)秒時輸出低電平，送至74153數(shù)據(jù)選擇器的a1，1khz信號送至數(shù)選器的d1，經(jīng)兩個d觸發(fā)器分頻后得到250hz的信號送至數(shù)選器的d0，與門4到59秒時輸出高電平送至數(shù)選器的a0，在指定的時間可以使發(fā)光二極管亮，從而得到閃爍。 6.2 整點報時電路設計原理 6.3整點報時電路7系統(tǒng)總體電路設計7.1 系統(tǒng)總體電路說明(1)秒計數(shù)器到六十進一位，進位接在分的時鐘端，分就計一次數(shù)；分也如此；時計數(shù)器從0到23循環(huán)技數(shù)。(2)秒不顯示輸出數(shù)字，而是將

10、秒接到發(fā)光二極管上，每秒閃爍一次。(3)當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正，要先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工觸發(fā)計數(shù)或頻率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉入正常的計數(shù)狀態(tài)即可。(5)校時校分狀態(tài)時，閃爍電路工作，相應的顯示數(shù)碼管根據(jù)秒脈沖閃爍。(6)當達到59分時，整點報時電路工作，到50秒開始間歇二極管亮來報時。(7)軟件模擬運行正常后，然后搭硬件電路，進行測試。7.2系統(tǒng)總體電路8改進意見及收獲體會在為期一周的課程設計中，雖然時間很短，但覺得自己收獲很多。一開始的時候，我們經(jīng)過老師的講解和借閱資料的參考決定將整個電路分為三個大的模塊進行設計

11、：“時”“分”“秒”的計數(shù)電路，整點報時電路和校時校分控制電路。首先進行計數(shù)電路的設計，由于開始對課程設計沒有明確的思路，在剛開始進行電路設計時比較沒有頭緒，沒有進行電腦軟件模擬仿真就直接硬件連線了，雖然花費了一個晚上把“時分秒”電路搭建了起來，但是去實驗室測試，數(shù)碼管只是顯示“0”。后來在同學的幫助我指導之下，我們改變策略，現(xiàn)在電腦上進行multisim的軟件仿真，仿真成功后再硬件連線，很快就“時分秒”的電路搭建好 ，而且數(shù)碼管可以正常的顯示與進位。有了經(jīng)驗之后，我們進行了整點報時功能的設計，軟件搭建很簡單，但是硬件連接讓我們糾結了很久，拆了2次線重新連。明明覺得線路是對的，軟件仿真也已經(jīng)成

12、功了，可是報時的二極管一直都是亮的。第三次連線時，我們加強注意力，每根線都與管腳圖仔細對照，終于找出錯誤所在，是第二片7474的2管腳和5管腳接反了，所以每一個步驟都是關鍵，每一個步驟我們都應該認真對待。改正之后，電路就可以在59分50秒之后隔一分亮一次了。 經(jīng)過兩天多的思維訓練，最后一天明顯有了很多對課程設計的想法與感覺，做起東西來順手多了，控制電路也就迎刃而解了。但是，由于開始考慮不周全，器件排放不整齊，導致最后面包板不夠用，又用的實驗箱上的，而且線路非常亂。這也是當我們結果錯誤后必須拆線重新連的原因，檢查根本無從下手。經(jīng)過四天的努力，整電子時鐘電路終于搭建了起來，看著它正常的運行，突然覺

13、得很有成就感，在老師檢查之后還是不舍得拆掉。在這四天的數(shù)電課程設計中，盡管過程中碰到很多困難，但我們還是努力的自己解決了，并不太依靠老師或者其他同學，從完全沒有思緒到有大概的框架再到最后整體電路的設計完成，那一點一滴的進步與成長只有我們自己才知道！通過這次的課程設計，我真正體會到了從軟件設計到硬件設計到線路連接和電路調(diào)試的整個過程，也學會了如何將書本上的知識靈活應用到實際中去，如何發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，這對我以后的文化知識學習和實踐環(huán)節(jié)都會有很大的幫助。與此同時我又認識到了團隊合作的重要性，雖然我們只有兩個人，但是合作精神仍是必不可少的，在課程設計過程當中我們倆分工明確，我主要研究線路

14、圖，隊友則主要進行面包板上的插線，但是每個過程我們又都各有參與。最后希望以后有更多這樣的機會，加強自己的動手能力與實踐能力，為未來的發(fā)展打下堅實的基礎。9器件明細清單器件名稱器件型號器件數(shù)目數(shù)字邏輯箱1個led共陰數(shù)碼管bs2074片bcd七段譯碼器74ls474片十進制計數(shù)器74ls1606片四2輸入與非門74ls003片雙4輸入與非門74ls201片六反相器74ls041片雙上升沿d觸發(fā)器74ls742片數(shù)據(jù)選擇器74ls1531片發(fā)光二極管2只開關k1、k2、k33只電阻1千歐2只電容001微法1只電容10皮法1只導線若干10參 考 文 獻1 閻石主編數(shù)字電子技術基礎（第五版）北京：高教出版社， 20062于衛(wèi)主編. 現(xiàn)代數(shù)字電路與系統(tǒng)綜合實訓教程， 北京：北京郵電大學出版社，20103李莉 路而紅主編. 電子設計自動化（eda）課程設計與項目實例.，北京：中國電力出版社，20094任駿原主編 數(shù)字電子技術實驗， 東北大學出版社 第 三 部 分設計圖紙圖 紙 目 錄序號圖紙名稱圖幅圖紙編號備注1系統(tǒng)總體方框