數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課件

1、數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)電氣自動化教研室數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)電氣自動化教研室 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時、自動報(bào)時及自動控制等各個領(lǐng)域。 鑒于數(shù)字鐘電路的基本組成包含了數(shù)字電路的主要組成部分。為了幫助同學(xué)們將已經(jīng)學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路的知識能夠有機(jī)的、系統(tǒng)地聯(lián)系起來用于實(shí)際，培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計(jì)電路的能力，進(jìn)行數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)是必要的。 數(shù)字鐘已成為人

2、們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚哪繕?biāo)與任務(wù)：掌握數(shù)字鐘的工作原理。理解數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法。掌握典型集成芯片的功能的使用。能按課題需要查閱書籍、手冊、圖表和文獻(xiàn)資料。掌握數(shù)字鐘的組成原理，能自行設(shè)計(jì)相應(yīng)的出電路。 掌握使用EDA（電子設(shè)計(jì)自動化）工具設(shè)計(jì)數(shù)字電路的方法，包括設(shè)計(jì)輸入、編譯、軟件仿真、下載和硬件仿真等全過程。目標(biāo)與任務(wù)：掌握數(shù)字鐘的工作原理。設(shè)計(jì)要求：用中、小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)一個數(shù)字鐘l、有時、分、秒數(shù)字顯示2、計(jì)時以一周夜24小時為一周期。3、具有校時功能。任何時候可對數(shù)字鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。4、具有報(bào)時功能。計(jì)時至整點(diǎn)時，揚(yáng)聲器鳴響。5、寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求：用中、小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)一個數(shù)

3、字鐘實(shí)習(xí)條件數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺可編程邏輯器件模塊軟件平臺是ALTERA公司的QUARTUSII 實(shí)習(xí)條件數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺總體設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和給定的條件，選擇總體電路方案。并根據(jù)整機(jī)的功能要求，將復(fù)雜的電路分解成若干個較簡單的單元電路，明確各個單元的作用和任務(wù)，畫出整機(jī)的原理方框圖?？傮w設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和給定的條件，選擇總1、信號源 時序電路的工作需要脈沖觸發(fā)，數(shù)字鐘的心臟就是1Hz脈沖信號源。2、計(jì)數(shù)器 它應(yīng)由模為60的秒計(jì)數(shù)器、模為60的分計(jì)數(shù)器及模為24的時計(jì)數(shù)器組成。3、譯碼顯示 時、分、秒均為數(shù)字顯示，需要由計(jì)數(shù)器經(jīng)譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。4、校時電路 本設(shè)計(jì)只要求校小時、校

4、分鐘，故可采用開關(guān)控制校時方法，直接用秒脈沖對時、分計(jì)數(shù)器進(jìn)行校時操作。5、整點(diǎn)報(bào)時 為使數(shù)字鐘在整點(diǎn)報(bào)時并有樂感，可設(shè)計(jì)一音樂鳴響電路，用分向時的進(jìn)位信號觸發(fā)。 1、信號源 數(shù)字鐘方案框圖 計(jì)數(shù)器時鐘信號校時電路譯碼顯示整點(diǎn)報(bào)時數(shù)字鐘方案框圖 計(jì)數(shù)器時鐘信號校時電路譯碼顯示整點(diǎn)報(bào)時數(shù)字鐘的組成和原理 數(shù)字鐘一般由石英振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器/驅(qū)動器、顯示器以及校時和報(bào)時等幾部分組成。這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣泛的基本電路。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號送到分頻器，分頻器將振蕩器輸出的脈沖信號分成每秒一次（1HZ）的方波作為秒脈沖，秒脈沖信號送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)的結(jié)果通過譯碼以“時

5、”、“分”、“秒”的十進(jìn)制數(shù)字顯示出來。 “秒”、“分”計(jì)數(shù)均由兩級計(jì)數(shù)器組成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)?！皶r”計(jì)數(shù)由兩級計(jì)數(shù)器組成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路來實(shí)現(xiàn)。所有計(jì)數(shù)結(jié)果由對應(yīng)的譯碼器和LED（或LCD）數(shù)碼管顯示出來。 數(shù)字鐘的組成和原理 數(shù)字鐘一般由石英振蕩數(shù)字鐘電路原理框圖 數(shù)字鐘電路原理框圖 功能部件的實(shí)施1、時鐘源電路 2、秒、時、分計(jì)數(shù)器電路 采用兩塊74LS90十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級聯(lián)，利用反饋歸零的辦法，分別接成60進(jìn)制、60進(jìn)制、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路。秒進(jìn)位信號作為分計(jì)數(shù)器的時鐘，分進(jìn)位信號作為小時計(jì)數(shù)器的時鐘。功能部件的實(shí)施1、時鐘源電路 數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課件數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課

6、件功能部件的實(shí)施3、時間校準(zhǔn)電路（1）校秒：采用等待校時法，用秒校時開關(guān)將秒計(jì)數(shù)電路輸入的秒脈沖信號切斷，使秒顯示停留在原來所顯示的秒狀態(tài)不動，等待著當(dāng)此中顯示與標(biāo)準(zhǔn)時間秒顯示相同時，立即恢復(fù)秒脈沖，完成秒顯示的校準(zhǔn)任務(wù)。功能部件的實(shí)施3、時間校準(zhǔn)電路功能部件的實(shí)施3、時間校準(zhǔn)電路（2）校時、分：采用加速校時法，就是將秒信號直接加到分計(jì)數(shù)或時計(jì)數(shù)電路的輸入端，使分或時的顯示變化極快，當(dāng)分或時的顯示變化到所需的鐘點(diǎn)時，切斷校時電路，完成校時任務(wù)。功能部件的實(shí)施3、時間校準(zhǔn)電路數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課件功能部件的實(shí)施4、整點(diǎn)報(bào)時電路 要求在差10秒為整點(diǎn)時開始產(chǎn)生每隔一秒鳴叫一次的響聲，聲音共6次，

7、每次持續(xù)1秒。前五聲為低音500HZ左右，后一聲為高音1KHZ左右。其中包括控制部分和音頻部分。功能部件的實(shí)施4、整點(diǎn)報(bào)時電路 功能部件的實(shí)施方案一：音樂整點(diǎn)報(bào)時電路功能部件的實(shí)施方案一：音樂整點(diǎn)報(bào)時電路功能部件的實(shí)施方案二：用門電路構(gòu)成 功能部件的實(shí)施方案二：用門電路構(gòu)成 功能部件之間的連接 單元電路選定后，要認(rèn)真地解決他們之間的連接，以保證單元電路在電平上、時序上協(xié)調(diào)一致，在電氣性能上應(yīng)該相互匹配，保證各部分邏輯功能得以實(shí)現(xiàn)并穩(wěn)定工作。功能部件之間的連接 單元電路選定后，要認(rèn)真地解決他功能部件之間的連接 時鐘源與計(jì)數(shù)器及校時電路之間的連接 時鐘源提供的信號送至秒個位計(jì)數(shù)器的CP輸入端；時鐘

8、源提供的信號同時送至校分電路和校時電路的校準(zhǔn)輸入端。計(jì)數(shù)器與計(jì)數(shù)器之間的連接 將秒計(jì)數(shù)器的清零信號送至校分電路的正常輸入端作為向分計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號；分計(jì)數(shù)器的清零信號送至校時電路的正常輸入端作為向時計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號。功能部件之間的連接 時鐘源與計(jì)數(shù)器及校時電路之間的連接功能部件之間的連接計(jì)數(shù)器與譯碼顯示器之間的連接 作為信號連接，將各計(jì)數(shù)器的Q3Q2Q1Qo分別送至譯碼器的A3A2A1Ao端即可。計(jì)數(shù)器與整點(diǎn)報(bào)時電路之間的連接 將分向時計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號作為整點(diǎn)報(bào)時電路的觸發(fā)信號即可。根據(jù)已經(jīng)確定的功能部件，最后組裝成完整的數(shù)字鐘。功能部件之間的連接計(jì)數(shù)器與譯碼顯示器之間的連接系統(tǒng)邏輯圖 顯示器譯碼器24進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器顯示器譯碼器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器顯示器譯碼器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器整點(diǎn)報(bào)時校時電路校分電路時鐘源系統(tǒng)邏輯圖 顯示器譯碼器24進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器顯示器譯碼調(diào)試 振蕩頻率調(diào)節(jié) 振蕩頻率是否約為lHz 計(jì)數(shù)器和顯示器測試 將1Hz脈沖信號分別送入各級計(jì)數(shù)器的輸入端，