數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)匯本報(bào)告

1、 任務(wù)書設(shè)計(jì)目的1.掌握數(shù)字電子技術(shù)課程的基本理論以及方法的基礎(chǔ)2.掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法3，能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”，“分”，“秒”設(shè)計(jì)要求時(shí)鐘顯示功能，能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”，“分”，“秒”。整時(shí)響鈴，時(shí)分秒可調(diào)基本要求.時(shí)鐘顯示功能，基本功能完整，時(shí)間可調(diào)1、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 通過對數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，讓同學(xué)掌握數(shù)字電子技術(shù)課程的基本理論以及方法，加深學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)積極有效的提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，獨(dú)立思考和解決問題的能力，創(chuàng)新思維能力、協(xié)調(diào)能力，以及團(tuán)結(jié)合作、互幫互助的優(yōu)良傳統(tǒng)。為了充分體現(xiàn)這些精神和能力，所以讓同學(xué)獨(dú)立自主的制造一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘，故，對同學(xué)設(shè)計(jì)的數(shù)字時(shí)鐘進(jìn)

2、行如下要求：時(shí)鐘顯示功能，能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”，“分”，“秒”。2、 設(shè)計(jì)的作用、目的（1）在同學(xué)掌握數(shù)字電子技術(shù)課程的基本理論以及方法的基礎(chǔ)上，加深學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)積極有效的提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，獨(dú)立思考和解決問題的能力，創(chuàng)新思維能力、協(xié)調(diào)能力，以及團(tuán)結(jié)合作、互幫互助的優(yōu)良傳統(tǒng)。 （2）掌握組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測試方法；進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識，提高運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力。（3）. 熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法，了解數(shù)字鐘的組成及工作原理，熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作。（4）. 掌握

3、數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法。3、 設(shè)計(jì)過程1. 方案設(shè)計(jì)與論證數(shù)字鐘的邏輯結(jié)構(gòu)主要包括有六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器（其中包括六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器均由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160接成）、動(dòng)態(tài)顯示譯碼器、LED數(shù)碼管顯示環(huán)節(jié)、555定時(shí)器（可以提供一個(gè)比較精確的1Hz的時(shí)鐘脈沖），時(shí)間設(shè)置環(huán)節(jié)可以提供時(shí)間的初始設(shè)置，動(dòng)態(tài)顯示譯碼器提供將BCD代碼(即8421碼)譯成數(shù)碼顯示管所需要的驅(qū)動(dòng)信號，使LED數(shù)碼管用十進(jìn)制數(shù)字顯示出BCD代碼所表示的數(shù)值。數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖：時(shí)顯示器分顯示器秒顯示器時(shí)譯碼器分譯碼器秒譯碼器24時(shí)計(jì)數(shù)器60分計(jì)數(shù)器60秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路555定時(shí)器(1)55

4、5定時(shí)器的設(shè)計(jì)555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字 模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密斯觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。本設(shè)計(jì)方案使用555多諧振蕩器來產(chǎn)生1HZ的信號。通過改變相應(yīng)的電阻電容值可使頻率微調(diào)，不必使用分頻器來對高頻信號進(jìn)行分頻使電路繁復(fù)。雖然此振蕩器沒有石英晶體穩(wěn)定度和精確性高，由于設(shè)計(jì)方便，操作簡單，成為了設(shè)計(jì)時(shí)的首選，但是由于與實(shí)驗(yàn)中使用的555芯片產(chǎn)生的脈沖相比較，利用晶振產(chǎn)生的脈沖信號更加的穩(wěn)定，通過電壓表的測量能很好的觀察到這一點(diǎn)，同時(shí)在顯示上能夠更加接

5、進(jìn)預(yù)定的值，受外界環(huán)境的干擾較少，一定程度上優(yōu)于使用555芯片產(chǎn)生信號方式。最終我們選擇了555定時(shí)器作為秒脈沖發(fā)生器。在555定時(shí)器的外部接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙菰?gòu)成多諧振蕩器，再選擇元件參數(shù)使其發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)秒信號。555定時(shí)器的功能主要由上、下兩個(gè)比較器1、2的工作狀況決定。若復(fù)位端 加低電平或接地,可使電路強(qiáng)制復(fù)位,不管555電路原處于什么狀態(tài),均可使它的輸出為“0”電平。只要在555定時(shí)器電路外部配上兩個(gè)電阻及兩個(gè)電容元件,并將某些引腳相連,就可方便地構(gòu)成多諧振蕩器。555是數(shù)字鐘脈沖產(chǎn)生的核心部分。為了保證脈沖的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，R1和R2采用可調(diào)電阻，經(jīng)過不斷的調(diào)試，R1的阻值大約在15K

6、左右，R2的電阻大約在68K左右，電容C大小為10uF，經(jīng)過多次調(diào)試后可以得到頻率為1Hz的秒脈沖，并將其作為整個(gè)多功能數(shù)字鐘的脈沖源，作為計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)等功能之用R1=R2T=（R1+2R2）Cln2=1R1=1（3Cln2）=48k(2)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器是一種計(jì)算輸入脈沖的時(shí)序邏輯網(wǎng)絡(luò)，被計(jì)數(shù)的輸入信號就是時(shí)序網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘脈沖，它不僅可以計(jì)數(shù)而且還可以用來完成其他特定的邏輯功能，如測量、定時(shí)控制、數(shù)字運(yùn)算等等。首先是由555定時(shí)器給秒個(gè)位計(jì)數(shù)器一個(gè)1Hz的脈沖，秒信號經(jīng)秒計(jì)數(shù)器.分計(jì)數(shù)器.時(shí)計(jì)數(shù)器之后，分別得到“秒”個(gè)位十位，“分”個(gè)位十位，以及“時(shí)”個(gè)位十位輸出信號，然后送至顯示電路，以便實(shí)

7、現(xiàn)用數(shù)字顯示時(shí).分.秒的要求?！懊搿焙汀胺钟?jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，二“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制。采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路是用兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路和“12翻1”計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)可以用反饋清零法。當(dāng)計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖到來時(shí)，反饋信號將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計(jì)數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計(jì)數(shù)器從00，01，02，59計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?0個(gè)秒脈沖到來時(shí)，反饋信號隨即將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為60的循環(huán)計(jì)數(shù)。六十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。采用74LS160組成六十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，可利用74LS160

8、異步清零端通過反饋歸零來實(shí)現(xiàn)。六十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1） .二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。由兩個(gè)74LS160和74LS00四2輸入與非門組成二十四進(jìn)制“時(shí)”計(jì)數(shù)器。 二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器(3)校時(shí)電路的設(shè)計(jì)校時(shí)電路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時(shí)，校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為了使電路簡單，在此設(shè)計(jì)中只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí)。校時(shí)有“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”兩種，“快校時(shí)”是通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對1Hz校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)?！奥r(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。圖中S1校分用的控制開關(guān)，S2（總圖）為校時(shí)用的控制開關(guān)，它們的控制功能如表4所示，校時(shí)脈沖采用分

9、頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為“0”時(shí)可以進(jìn)行“快校時(shí)”。如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時(shí)”。四-2輸入與非門74LS00集成邏輯門是數(shù)字電路中應(yīng)用十分廣泛最基本的一種器件，為了合理的使用和充分利用其性能，必須對它的主要參數(shù)和邏輯功能進(jìn)行測試。74LS00與非門的主要參數(shù)為：輸出高電平：指與非門有一個(gè)以上輸入端接地或接低電平時(shí)的輸出電平值。輸出低電平：指與非門的所有輸入端均接高電平時(shí)的輸出電平值。開門電平：指與非門輸出處于額定低電平時(shí)允許輸入高電平的最小值。關(guān)門電平：指與非門輸出處于高電平狀態(tài)時(shí)允許輸入低電平的最大值。電壓傳輸特性：是指門的輸出電壓隨輸入電壓而變化

10、的曲線，由它可以得到門電路的輸出高電平、輸出低電平、關(guān)門電平和開門電平等。低電平的輸出電源電流；是指輸入所有端都懸空，輸出端空載時(shí)，電源提供器件的電流。高電平輸出電源電流：是指輸出端空載，每個(gè)門各有一個(gè)以上的輸入端接地，電源提供給器件的電流。低電平輸入電流：是指被測輸入端接地，其余輸入端懸空時(shí)，由被測輸入端流出的電流值。高電平輸入電流：指被測輸入端接高電平，其余輸入端接地，流入被測輸入端的電流值。扇出系數(shù)：門電路能驅(qū)動(dòng)同類門的個(gè)數(shù)，它是衡量門電路負(fù)載能力的一個(gè)參數(shù)，TTL與非門有兩種不同性質(zhì)的負(fù)載，即灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載，因此有兩種扇出系數(shù)。即低電平扇出系數(shù)和高電平扇出系數(shù)。(4)譯碼和顯示

11、電路的設(shè)計(jì)譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲器尋址和組合控制信號等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS248，74LS248輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。本設(shè)計(jì)譯碼和顯示電路由74LS248和七段數(shù)碼管組成。六個(gè)74LS248和六個(gè)七段數(shù)碼管組成。七段數(shù)碼管，隨著秒計(jì)數(shù)脈沖不斷的輸入和計(jì)時(shí)的變化，連續(xù)的進(jìn)行時(shí)、分、秒計(jì)

12、時(shí)顯示。四、心得體會及建議通過此次的數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)，無疑的一點(diǎn)：我學(xué)到了很多。早在大一的時(shí)候我就在問自己我學(xué)電路分析究竟拿來干什么，學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)拿來干什么，都埋頭苦干在書本上，一點(diǎn)興趣都沒有，一點(diǎn)趣味都沒有，以至于花了時(shí)間在課本上，卻沒讓自己得到更多的收獲?？蛇@次不一樣了，我對專業(yè)的興趣來了，我對專業(yè)的熱情燃燒了，此次的數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)就是我對專業(yè)熱情燃燒的導(dǎo)火線。通過此次的數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)，不僅讓我對專業(yè)重新了解，也讓我在其中學(xué)到了很多，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐學(xué)習(xí)，其理論、實(shí)踐的完美結(jié)合更讓我知道了電子信息工程的本質(zhì)。通過本次課程設(shè)計(jì),我明白了一個(gè)道理:無論做什么事情,都必需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn),認(rèn)真

13、,善思的工作作風(fēng).我這畢業(yè)設(shè)計(jì)由于我采用的是數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的,所以電路較復(fù)雜,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多種設(shè)計(jì)方法.我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。最后在實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的各相功能，都達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，并且很美觀。沒有最好，只有更好。我相信通過這一次的課程設(shè)計(jì)之后，我以后會更加努力，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去面對一切?？朔щy，戰(zhàn)勝自我，超越自我。五、附錄序 號名 稱型 號 參 數(shù)數(shù) 量備注1同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS1606