數(shù)字電路課設(shè)

1、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù) 字 鬧 鐘 學(xué)生姓名： 班級學(xué)號： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)并制作一個可定時(shí)起鬧的數(shù)字鐘,并具有以下指標(biāo)：1、有“時(shí)”、“分”十進(jìn)制顯示，“秒”使用發(fā)光二極管閃爍表示；2、以24小時(shí)為一個計(jì)時(shí)周期；3、走時(shí)過程中能按預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間（精確到小時(shí)）啟動鬧鐘，以發(fā)光二極管閃爍表示，啟鬧時(shí)間為3s10s。二、實(shí)驗(yàn)儀器及主要器件 5V電源 1臺面包板 1塊萬用表 1只74LS163 6片74LS00 5片74LS138 2片CD4511 4片LM555 1片74LS123 1片LED共陰極顯示器 4片電阻 若干電容 2個 導(dǎo)線 若干米3、 設(shè)計(jì)原理 該系

2、統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、走時(shí)電路、鬧鐘電路等部分組成。 1、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源（1）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源即秒信號發(fā)生器（2）可采用LM555構(gòu)成多諧振蕩器，調(diào)整電阻可改變頻率，使之產(chǎn)生1Hz的脈沖信號（即T=1S）LM555管腳排列及電路 2.計(jì)時(shí)部分 時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。每一部分都由兩片計(jì)數(shù)器（74LS163）級聯(lián)構(gòu)成。（1） 秒計(jì)時(shí)器和分計(jì)時(shí)器： 模60計(jì)數(shù)器分成個位和十位，個位模十，十位模六。個位從0000計(jì)數(shù)到1001，利用置數(shù)端將個位從0000重新開始計(jì)數(shù)，同時(shí)將1001信號作為一個CP脈沖信號傳給

3、十位，讓十位開始從0000開始計(jì)數(shù)。以此規(guī)律開始計(jì)數(shù)，直到十位計(jì)數(shù)到5，個位計(jì)數(shù)到9時(shí)，通過十位的置數(shù)端將十位清零，重新開始計(jì)數(shù)，并將此信號作為一個CP脈沖信號傳給分計(jì)數(shù)器。（2） 時(shí)計(jì)時(shí)器： 模24計(jì)數(shù)器采用同步方式。使用兩片74LS163芯片,cp脈沖均由分計(jì)數(shù)器提供第一片制成模10計(jì)數(shù)器，將1001信號提取出來后給與清零端。第二片芯片制成模為3的計(jì)數(shù)器，原數(shù)據(jù)給予0000信號將第一片芯片的0011信號與第二片芯片的0010信號提取出來給與第一片芯片的置數(shù)端與第二片芯片的清零端，上升沿到來之后，兩片芯片同時(shí)清零。3、定時(shí)起鬧部分 l ） 正點(diǎn)起鬧，不要求分。2 ） 使用2片74LS138，

4、分別選出小時(shí)的十位和個位。3 ） 小時(shí)十位為02，3-8譯碼器只使用前2個輸入端，小時(shí)個位為09，3-8譯碼器只有3個輸入端，會丟失幾個時(shí)間點(diǎn)：8點(diǎn)、9點(diǎn)、18點(diǎn)、19點(diǎn)。 4 ） 還應(yīng)控制起鬧時(shí)間的長短，用74LS123構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)電路起鬧時(shí)間長短：T=0.28RC(1+0.7k/R)起鬧部分框圖采用2片74LS138，將控制十位的3-8譯碼器的A2端作為控制個位3-8譯碼器的最高位，這樣就可以滿足小時(shí)個位為0-9?？刂剖坏?-8譯碼器的A1，A0一起控制十位從0-2變化。4、完整的鬧鐘電路圖（ewb設(shè)計(jì)圖）5、其他部分及注意事項(xiàng)（1）色環(huán)電阻R=ab×10c 黑 棕

5、 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰 白 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9（2）面包板結(jié)構(gòu) 面包板的結(jié)構(gòu)分為兩種：窄條和寬條 窄條的導(dǎo)通規(guī)律為橫向55導(dǎo)通、縱向不通 寬條的導(dǎo)通規(guī)律為縱向?qū)āM向不通（3）電路中每個集成芯片都必須接電源和地（Vcc=5V）四、電路安裝及調(diào)試 1、電路安裝要求（1）布局合理（2）導(dǎo)線橫平豎直，且不要從集成塊上跳線（3）導(dǎo)線緊貼面包板，連接可靠（4）交叉線盡可能少2、調(diào)試方法（1）采用逐級調(diào)試的方法 1.確保秒信號正常 2.調(diào)試秒計(jì)數(shù)器 3.調(diào)試分計(jì)數(shù)器，可將秒信號作為分計(jì)數(shù)器的CP脈沖 4.調(diào)試小時(shí)計(jì)數(shù)器，可將秒信號作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的CP脈沖 5.調(diào)試鬧鐘電路 （2

6、）將秒信號發(fā)生電路中的電阻、電容換成較小的值，這樣使得分信號的脈沖周期變短，便于快速調(diào)試。五、設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法1）將秒信號接入示波器，與標(biāo)準(zhǔn)信號對比，出現(xiàn)誤差，但在允許范圍之內(nèi)。2）接上電源后發(fā)現(xiàn)秒信號和分信號的信號紊亂，分信號和秒信號同步計(jì)數(shù)。于是對秒的模六十進(jìn)行單脈沖及示波器的檢測，在檢查秒信號個位（模十計(jì)數(shù)器）時(shí)發(fā)現(xiàn)，14腳信號正確，而13，12，11腳信號紊亂。后進(jìn)行接線檢查，發(fā)現(xiàn)有線是虛接，再修改后，13腳信號恢復(fù)正常，而12，11腳依舊紊亂。因查不出原因，而后對分信號進(jìn)行檢查。將分信號的器件替換控制秒信號的器件，秒信號依舊有誤，故排除器件問題。最后檢測面包板狀況

7、，發(fā)現(xiàn)面包板上控制秒信號個位的163芯片2腳所在的一縱列5個孔全部與地相連。故不得不改變布局，進(jìn)行避讓。修改后，分秒模六十計(jì)數(shù)器正常。 3）剛接通電源時(shí)，小時(shí)計(jì)數(shù)器十位顯示7，后給予清零信號后顯示恢復(fù)正常。將秒脈沖接到小時(shí)計(jì)數(shù)器的個位CP端，在進(jìn)位時(shí)發(fā)現(xiàn)23：00時(shí)不能同時(shí)清零。對模二十四的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)采用的清零端為異步，后經(jīng)過改造改成同步清零，清零正常。4）在檢查分信號到小時(shí)信號的進(jìn)位是否正常時(shí)發(fā)現(xiàn)有時(shí)顯示正常，有時(shí)顯示不穩(wěn)定。一時(shí)找不到問題，經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)CP脈沖重疊造成顯示不穩(wěn)定。5）在制作起鬧部分電路的過程中，發(fā)現(xiàn)鬧鐘能完成基本功能，但無法在8，9，18，19點(diǎn)起鬧。通過分析和設(shè)計(jì)，

8、我們采用卡諾圖化簡將輸入信號接到功能腳的方法，到達(dá)在特殊時(shí)間起鬧的目的。六、心得體會本次數(shù)字電路的課程設(shè)計(jì)數(shù)字鬧鐘要求我們將平時(shí)所學(xué)到的理論知識付諸實(shí)踐，在實(shí)踐中進(jìn)一步鞏固理論知識，讓我們的動手能力和思考能力得到很大的提高，也讓我們學(xué)會了進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。首先，我們沒有將以前學(xué)的各種知識整合到一起，所以這次的綜合性的課設(shè)項(xiàng)目就要求我們完全掌握我們學(xué)到的知識，并更好地應(yīng)用到實(shí)際中去；第二，模六十和模二十四的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)要求我們對各個芯片的各引腳的功能很熟悉。在這個過程中，我們進(jìn)一步的熟悉的每個器件的用途和功能，尤其是CD4511和74LS123，這兩種芯片之前我們都沒有接觸過，需要我們自己去認(rèn)真看書并正確得連接電路。第三，我們在設(shè)計(jì)的過程中使用了EWB軟件，由于電路復(fù)雜，交叉線較多，所以就要求我們在連接過程中細(xì)心的完成接線，并巧妙的布局使得面包板上的線不交叉。第四，當(dāng)我們連接好線路以后，在調(diào)試的過程中我們借助于示波器，借助于低頻信號發(fā)生器的單脈沖，一步步的排查錯誤，在此過程中更深一步