李化京3位數(shù)秒表最后1

1、物理與電子工程學(xué)院2012級(jí)本科課程設(shè)計(jì)物理與電子工程學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 設(shè)計(jì)題目： 基于161設(shè)計(jì)3位數(shù)秒表 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 2012級(jí)(一)班 學(xué)生姓名: 李化京 學(xué) 號(hào): 2012161131 指導(dǎo)教師： 胡紅林 2015年 6 月 9 日物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)： 2012級(jí)1班 學(xué)生姓名李化京學(xué)號(hào)2012161131課程名稱數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目基于161設(shè)計(jì)3位數(shù)秒表設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求設(shè)計(jì)目的：本題目的要求是做一個(gè)能顯示時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)器，那么這個(gè)電路就用該包含3部分:第一部分提供周期的脈沖信號(hào)；第二部分

2、是以第一部分為輸入源的組合計(jì)數(shù)器；第三部分是顯示部分，把第二部分計(jì)數(shù)的結(jié)果按照一定的方式顯示。工作量2周時(shí)間，每天3學(xué)時(shí)，共計(jì)42學(xué)時(shí)進(jìn)度安排第1天：查閱相關(guān)的資料 吸取更多的理論知識(shí) 為課程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第2-5天：網(wǎng)上搜取仿真軟件 學(xué)習(xí)軟件的安裝與應(yīng)用第6-12天：在仿真軟件上畫仿真圖，要求非常細(xì)心做到完美無(wú)缺，可以順利的在仿真軟件上將該秒表仿真出來(lái)第13-14天：做課程設(shè)計(jì)文字版 總結(jié)心得 尋找不足 積極進(jìn)取主要參考資料1閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版M.北京：高等教育出版社，19982楊素行. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程第三版M.北京：高等教育出版社，20063邱關(guān)源.電路第四版M.

3、北京：高等教育出版社，19994閻石.電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)M.遼寧：遼寧科技出版社，19855閻石.數(shù)字電子電路M.北京：中央電大出版社，1993指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘  要此次電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，是以同步加法計(jì)數(shù)器74LS161為基礎(chǔ)的時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)，其有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用性。74LS161可以靈活的應(yīng)用于各種數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各種功能。在本設(shè)計(jì)中，我使用74LS161的各種級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)了多級(jí)多進(jìn)制的計(jì)數(shù)并分級(jí)連接數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)了電子時(shí)鐘的功能。秒表應(yīng)用于我們生活、工作、運(yùn)動(dòng)等需要精確計(jì)時(shí)的方面。它由剛開始的機(jī)械式秒表發(fā)展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計(jì)時(shí)精度越來(lái)越高，

4、功能越來(lái)越多，構(gòu)造也日益復(fù)雜。秒表應(yīng)用于我們生活、工作、運(yùn)動(dòng)等需要精確計(jì)時(shí)的方面。它由剛開始的機(jī)械式秒表發(fā)展到今天所常用的數(shù)字式秒表。秒表的計(jì)時(shí)精度越來(lái)越高，功能越來(lái)越多，構(gòu)造也日益復(fù)雜。關(guān)鍵詞：數(shù)字時(shí)鐘；計(jì)數(shù)器；級(jí)聯(lián)；74LS161目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)1 1.1 內(nèi)容及要求1 1.2 用途12 設(shè)計(jì)方案1 2.1設(shè)計(jì)思路1 2.2 設(shè)計(jì)方案及其論證2 2.3 元器件的選擇33 電路設(shè)計(jì)5 3.1輸入5 3.2計(jì)數(shù)器5 3.3顯示輸出結(jié)果64 整體電路仿真測(cè)試及性能8 4.1電路的安裝調(diào)試（仿真）8 4.2性能指標(biāo)測(cè)量及記錄85 心得體會(huì)10參考文獻(xiàn)11附錄12II1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1內(nèi)容及要求

5、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)具有時(shí)、分、秒的十進(jìn)制數(shù)字顯示的計(jì)數(shù)器。用MULTISIM軟件實(shí)現(xiàn)，并用MULTISIM畫出PCB板。1.2用途：此設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于各種計(jì)時(shí)器，通過調(diào)節(jié)脈沖，可以構(gòu)成秒表，電子時(shí)鐘以及各種顯示方案的計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)設(shè)備。2 設(shè)計(jì)方案整體思路： 本題目的要求是做一個(gè)能顯示時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)器，那么這個(gè)電路就用該包含3部分:第一部分提供周期的脈沖信號(hào)；第二部分是以第一部分為輸入源的組合計(jì)數(shù)器；第三部分是顯示部分，把第二部分計(jì)數(shù)的結(jié)果按照一定的方式顯示。2.1設(shè)計(jì)思路2.1.1信號(hào)源 信號(hào)源要求是有周期的脈沖輸入才能夠進(jìn)行計(jì)數(shù)，應(yīng)選擇方波輸入的脈沖信號(hào)。2.1.2.計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器應(yīng)該分為

6、3部分，分別記錄時(shí)、分、秒。2.1.3計(jì)秒位一分鐘有60秒，故秒位應(yīng)該用60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。記秒位要顯示2位數(shù)，并且沒有集成的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以級(jí)聯(lián)的計(jì)數(shù)器應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)兩位輸出。每計(jì)60秒秒位將會(huì)向分位進(jìn)一并且本位清零。2.1.4計(jì)分位 一小時(shí)有60分鐘，故分位也應(yīng)該用60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。和記秒位一樣，記分位同樣要顯示2位數(shù)，且沒有集成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以級(jí)聯(lián)的計(jì)數(shù)器應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)兩位輸出。每計(jì)60分分位將會(huì)向小時(shí)位進(jìn)一并且本位清零。2.1.5計(jì)小時(shí)位 一天有24小時(shí)（這里設(shè)計(jì)的是24小時(shí)制計(jì)數(shù)器），故秒位應(yīng)該用24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。記小時(shí)位要顯示2位數(shù)，并且沒有集成的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以級(jí)聯(lián)的計(jì)數(shù)器

7、應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)兩位輸出。每計(jì)滿24小時(shí)本位將會(huì)進(jìn)行一次清零。2.1.6顯示輸出 小時(shí)、分鐘、秒這3位每位都需要輸出兩位數(shù)，故總共會(huì)有6位數(shù)輸出。將輸出顯示要使用顯示譯碼器/數(shù)碼管連接到每一個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出端。2.1.7進(jìn)位和清零 進(jìn)位和清零應(yīng)該是同步的，即當(dāng)秒位計(jì)滿60秒的瞬間，應(yīng)該同時(shí)發(fā)出一個(gè)進(jìn)位脈沖給下一級(jí)計(jì)數(shù)器和一個(gè)本位的清零脈沖進(jìn)行清零。故可以用邏輯門在兩級(jí)計(jì)數(shù)器之間進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)功能。2.2設(shè)計(jì)方案及其論證 按照整體思路，設(shè)計(jì)方案如下： 使用同步加法計(jì)數(shù)器74LS161構(gòu)成60進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器作為第一級(jí)（秒）計(jì)數(shù)器。在秒的個(gè)位計(jì)數(shù)到10的瞬間，向本位發(fā)送一個(gè)清零信號(hào)，并同時(shí)向十位發(fā)送一個(gè)進(jìn)

8、位脈沖。秒的十位加法計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)到6的瞬間，向本位發(fā)送一個(gè)清零信號(hào)，并同時(shí)向分位的個(gè)位發(fā)送一個(gè)進(jìn)位脈沖。這樣就構(gòu)成了一個(gè)級(jí)聯(lián)而形成的60進(jìn)制帶進(jìn)位與清零的加法計(jì)數(shù)器。 按照同樣的方法，可以構(gòu)成分位的計(jì)數(shù)器。 小時(shí)位和分位、秒位不同，它是以10進(jìn)制來(lái)顯示24進(jìn)制數(shù)，所以清零與計(jì)數(shù)的方式要有所改變。小時(shí)位有兩個(gè)清零信號(hào)： 在小時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)到10的瞬間，向本位發(fā)送一個(gè)清零信號(hào)，并同時(shí)向十位發(fā)送一個(gè)進(jìn)位脈沖。在小時(shí)的十位計(jì)數(shù)到2并且個(gè)位計(jì)數(shù)到4的瞬間，向個(gè)位和十位同時(shí)發(fā)送一個(gè)清零信號(hào)。2.3元器件的選擇2.3.1.電壓源 考慮到74LS161的工作電壓，仿真電路選用5V的電壓源VCC。2.3.2.脈沖

9、信號(hào) 進(jìn)過計(jì)算，60Hz的方波可以滿足每秒一個(gè)脈沖輸入的要求。圖2.1 輸入元器件2.3.3.計(jì)數(shù)器 本次設(shè)計(jì)采用同步加法計(jì)數(shù)器74LS161。74LS161 為可預(yù)置的4 位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器,它可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能其管腳圖如下：圖2.2 74LS16174LS161 的清除端是異步的。當(dāng)清除端CLEAR為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CLOCK 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。74LS161的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器LOAD 為低電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下，輸出端QAQD 與數(shù)據(jù)輸入端AD 相一致。74LS161的計(jì)數(shù)是同步的，靠CLOCK 同時(shí)

10、加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)ENP、ENT 均為高電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下QAQD 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。在CLOCK出現(xiàn)前，即使ENP、ENT、CLEAR 發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。74LS161有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（RCO）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為QA 的高電平部分。74LS161在不外加門電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成N 位同步計(jì)數(shù)器。圖2.3 74LS161功能表2.3.4.譯碼器 顯示計(jì)數(shù)結(jié)果需要用到顯示譯碼器DCD_HEX圖2.4 兩個(gè)正在工作的顯示譯碼器DCD_HEX2.3.5邏輯門 本設(shè)計(jì)需要用到非門（7405N）和與非門

11、（7400N）圖2.5 非門（7405N）和與非門（7400N）3 電路設(shè)計(jì)3.1輸入 A-D置位端接地（置零），ENT和ENP以及CLR接VCC(置1），CLK接時(shí)鐘輸入的負(fù)極（因?yàn)槭堑碗娖接行В┌凑請(qǐng)D示方法接線。圖3.1 輸入端的連接3.2計(jì)數(shù)器初始方案：本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)60和24進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其大于一個(gè)74LS161的計(jì)數(shù)范圍需要進(jìn)行級(jí)聯(lián)。借助Cr對(duì)計(jì)數(shù)器清零，可以實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)。當(dāng)且僅當(dāng)秒的個(gè)位計(jì)數(shù)到10的瞬間，即輸出為1010時(shí)，向本位發(fā)送一個(gè)清零信號(hào)，并同時(shí)向十位發(fā)送一個(gè)進(jìn)位脈沖。改進(jìn)方案：由于74LS161直接清零方式為異步清零，這種清零方式會(huì)導(dǎo)致清零的不可靠。在使用這種

12、方案的時(shí)候，必須要把脈沖調(diào)整到一個(gè)較低的周期，才會(huì)產(chǎn)生有效地清零和進(jìn)位信號(hào)。故需要對(duì)清零進(jìn)行一定的改進(jìn)，使不可靠清零變成可靠清零。74LS161的預(yù)置是同步的，所以我利用預(yù)置端的ABCD四個(gè)端口來(lái)實(shí)現(xiàn)清零。把A-D接地（低電平）后，當(dāng)置入控制器LOAD 為低電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下，輸出端QAQD 會(huì)與數(shù)據(jù)輸入端AD 相一致。通過采用預(yù)置的方式，可以確保清零的穩(wěn)定。再次改進(jìn)：在改進(jìn)之后，仍存在一些問題。為了使清零和進(jìn)位同步進(jìn)行，我把清零的輸出端引出一根線，加上非門引入下一級(jí)計(jì)數(shù)器的輸入端（因?yàn)镃LK輸入端是高電平有效，而預(yù)置、清零是低電平有效）。按照這種方法，可以實(shí)現(xiàn)多重清零方式，從而

13、可以實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制用10進(jìn)制顯示的計(jì)數(shù)方式，并且清零和進(jìn)位的可靠性與同步性得到了極大地提高。連接如圖所示，其中A端是連接下一級(jí)脈沖信號(hào)的輸入端；B端是用于清零的低電平信號(hào)，連接到置位端，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為10（1010B）時(shí)會(huì)通過與非門產(chǎn)生一個(gè)清零信號(hào)；C是進(jìn)位端，在清零端上加了一個(gè)非門形成。BCA圖3.2 單級(jí)計(jì)數(shù)器3.3顯示輸出結(jié)果 每一級(jí)計(jì)數(shù)器的QAQD為計(jì)數(shù)結(jié)果輸出端，使用顯示譯碼器DCD_HEX連接其輸出端，可以顯示當(dāng)位的計(jì)數(shù)狀態(tài)。使QAQD分別連接D0-D3即可顯示。圖3.4 譯碼器連接3.4整體電路圖3.5 整體電路連接4 整體電路圖的仿真測(cè)試及性能檢測(cè)4.1電路的安裝調(diào)試（仿真） 電

14、路連接如圖4.5所示，運(yùn)行電路，開始測(cè)試。4.2性能指標(biāo)測(cè)量及記錄 4.2.1秒位的計(jì)數(shù)測(cè)量 圖4.1 9秒狀態(tài) 圖4.2 10秒的狀態(tài)4.2.2秒位向分位進(jìn)位和清零圖4.3 59秒狀態(tài)圖4.4 1分鐘（60秒）狀態(tài)4.2.3分位的計(jì)數(shù)測(cè)量 圖4.5 9分狀態(tài)圖4.6 10分狀態(tài)5 心得體會(huì)此次為期將近二周的課程設(shè)計(jì)到此告一段落，在此次課程設(shè)計(jì)中，我有很多感觸。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課知識(shí)綜合運(yùn)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是對(duì)專業(yè)知識(shí)的總結(jié)與考察，是從事將來(lái)的工作前的一個(gè)不可或缺的過程。剛拿到設(shè)計(jì)題目時(shí)，我還是比較迷茫的，感覺無(wú)從下手。所以我并沒有急于下手，而是花了一天的時(shí)間去分析題目，設(shè)計(jì)出其大致運(yùn)行原理，并

15、進(jìn)行一定的論證和改進(jìn)。在方案確定之后，我再去查閱資料，選定芯片，通過所選芯片的參數(shù)和功能來(lái)重新改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。至此，我的思路已經(jīng)非常清晰。所以在第二天，我在電腦上只用了一個(gè)小時(shí)就完成并進(jìn)一步改進(jìn)了我的設(shè)計(jì)，并且完成了驗(yàn)證。在本次課程設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)了很多問題，雖然上學(xué)期也做過這樣的課程設(shè)計(jì)，但是這次設(shè)計(jì)讓我有了很大的長(zhǎng)進(jìn)。通過這次設(shè)計(jì)，我把理論和實(shí)際緊密的聯(lián)系在了一起，感覺學(xué)習(xí)的深度在課本的基礎(chǔ)上更深入了一層。有些事情，只有我們真正去做了，才能真正的掌握它，理解的更加深刻。光學(xué)理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?？偟膩?lái)說(shuō)，此次課程設(shè)計(jì)雖有挫折，但還是收獲頗豐。參 考 文 獻(xiàn)1閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版M.北京

16、：高等教育出版社，19982楊素行. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程第三版M.北京：高等教育出版社，20063邱關(guān)源.電路第四版M.北京：高等教育出版社，19994閻石.電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)M.遼寧：遼寧科技出版社，19855閻石.數(shù)字電子電路M.北京：中央電大出版社，199311附 錄整體電路圖：圖6.1 整體電路連接12課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表院系：物理與電子工程學(xué)院 班級(jí)： 12級(jí)1班 姓名：李化京 學(xué)號(hào)： 2012161131 項(xiàng)目分值優(yōu)秀(x90%)良好(90%>x80%)中等(80%>x70%)及格(70%>x60%)不及格(x<60%)評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考

17、標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)考核20學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)時(shí)間并按任務(wù)書中規(guī)定的進(jìn)度開展各項(xiàng)工作。學(xué)習(xí)態(tài)度比較認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)。學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，基本保證設(shè)計(jì)時(shí)間，按期完成各項(xiàng)工作。學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀(jì)律，能按期完成任務(wù)。學(xué)習(xí)馬虎，紀(jì)律渙散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn),不能保證設(shè)計(jì)時(shí)間和進(jìn)度。課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容組織書寫20結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，層次清晰，語(yǔ)言準(zhǔn)確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙非常工整、清晰。結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次分明，語(yǔ)言準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙工整、清晰。結(jié)構(gòu)合理，層次較為分明，文理通順，基本達(dá)到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰。結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強(qiáng)達(dá)到規(guī)范化要求；圖紙比較工整。內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯(cuò)別字較多，達(dá)不到規(guī)范化要求；圖紙不工整或不清晰。技術(shù)水平20設(shè)計(jì)合理、理