数字电子技术课程设计.pdf

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1、本科生课程设计题 目：数字钟的设计课 程：数字电子技术课程设计专 业：电气工程及其自动化班 级：学 号：姓 名：指导教师：完成日期目录目录一、设计容与设计要求.错误错误!未定义书签。未定义书签。二、设计要求.错误错误!未定义书签。未定义书签。三、设计思路.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.1 总体设计方案.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.2 原理框图.错误错误!未定义书签。未定义书签。四、单元电路设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.1 时钟振荡电路.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.2 计数器电路的设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。（1）六十进制计数器.错误错误!未

2、定义书签。未定义书签。（2）十二进制计数器.错误错误!未定义书签。未定义书签。（3）译码及显示电路.错误错误!未定义书签。未定义书签。（4）校时电路.错误错误!未定义书签。未定义书签。（5）整点报时电路的设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。六.心得体会.错误错误!未定义书签。未定义书签。七.参 考 文 献.错误错误!未定义书签。未定义书签。一、一、设计容与设计要求设计容与设计要求1、2、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；小时计时要求“12 翻 1”，分和秒的计时为 60 进制。3、可手动较正:能进行时、分、秒的时间校正，只要将开关置于手动位置，可对时、分、秒进行手动脉冲输入调整或连

3、续脉冲输入的校正。4、具有整点报时功能，正点前 10 秒开始，蜂鸣器（1500HZ)一秒响一秒停的响 5 次。5、为了保证计时准确、稳定，由晶体管振荡器提供标准时间的基准信号。二、设计要求二、设计要求1、思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告；4、元器件清单三、设计思路三、设计思路根据课题中要求可设计三个加法计数器（60、60 和 12），设计相应的计时显示器电路。课题要求定时显示电路的输入信号为秒脉冲信号，设计一个可以实现秒脉冲输出的时基电路。用门电路设计校时校分电路。3.13.1 总体设计方案总体设计方案设计方案概述：系统主要由控制

4、器，计数器，显示器和秒脉冲号发生器组成。其中时、分、秒的联系和显示是重点。3.23.2原理框图原理框图时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器主电路扩展电路12 时计数60 时计数60 时计数校时电路校分电路整 点 报 时振荡器控制电路图 1-1多功能时字钟的组成框图四、单元电路设计四、单元电路设计4.14.1 时钟振荡电路时钟振荡电路时钟振荡电路由集成电路 555 定时器与 RC 组成的多谐振荡器构成。需要的芯片有集成电路 555 定时器，还有电阻和电容。振荡电路是数字钟的核心部分，它的频率和稳定性直接关系到表的精度。因此选择 555 定时器构成的多谐振荡器，其中电容 C1 为 1n

5、F、C2 均为 10nF，两个电阻 R9=47K，R10=47K。此时在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波，其振荡频率为：f=1.43/(R12+2R17)C1(2-1)由公式（2-1）代入 R12，R17 和 C1 的值得，f=1KHz。即其输出频率为 1KHz 的矩形波信号。下图为其电路图图 4-1时钟振荡电路4.24.2 计数器电路的设计计数器电路的设计根据图 1-1 所示多功能时字钟的逻辑框图可清楚知道，显示“时”、“分”、“秒”需要 6 片中规模计数器。其中，“秒”、“分”计时各为六十进制计数器，“时”位计时为十二进制计数器，六十进制计数器和十二进制计数器都选用 74LS160集

6、成块来实现。实现的方法采用反馈整体置数法。（1 1）六十进制计数器）六十进制计数器“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是六十进制，它由两片 74LS160 连接构成。首先将两片 74LS160 接成百进制计数器。然后将电路的 59 状态译码产生 LOAD=0 信号，同时加到两片 74LS160 上，在下一个计数脉冲（第 60 个输入脉冲）达到时，将 0000 同时置入两片 74LS160 中，从而得到六十进制计数器。进位信号可以直接由 U16B 的输出端引出，作为“分”（“时”）计数器的输入信号。六十进制加法计数器（2 2）十二进制计数器十二进制计数器“时”计数器电路是十二进制进制，它由两片7

7、4LS160连接构成。首先将两片 74LS160 接成百进制计数器。然后将电路的 11 状态译码产生 LOAD=0 信号，同时加到两片74LS160 上，在下一个计数脉冲（第 12 个输入脉冲）达到时，将 0000 同时置入两片 74LS160 中，从而得到十二进制进制计数器。十二进制加法计数器（3 3）译码及显示电路译码及显示电路本设计采用的显示器是 7 段共阴数码管来显示 74LS48 译码器输出的数字。组成电路如下图所示译码及其显示电路（4 4）校时电路校时电路当接通电源或计时出现误差时，需要对时间进行校正，如图所示电路。当不校正开关是向上闭合的，当校正时位时，拉下开关，然后手动脉冲信号

8、来校正，每按一下要校正的就增加1，当达到想要的时就把开关合上，即可完成时间的校正。其电路原理图如下：分校时电路秒进位信号手动脉冲秒进位信号分计数电路输入脉冲分计数电路输入脉冲手动脉冲校时电路（5 5）整点报时电路的设计整点报时电路的设计本设计的整点报时电路要求在每个整点前具有整点报时功能，正点前 10 秒开始，蜂鸣器（1500HZ)一秒响一秒停的响5 次。附录控制门电路附录控制门电路根据要求，电路应在整点前 6s 开始报时，即当时间在59min54s 到 59min59s 期间时，报时电路产生报时控制信号。当“分”和“秒”计数器到 59min54s 时，从 59min54s到 59min59s

9、 之间，只有“秒”个位在计数，分十位、分个位和秒十位均保持不变（输出均为 1），分别对应十进制的 5、9 和 5，因此可将分计数器十位的 QC 和 QA、个位的 QD 和QA 及秒计数器十位的 QC 和 QA 相与，从而产生报时控制信号，去控制门 U37A 和门 U3A。（6）课程设计过程中运用到的芯片及逻辑电路相关部分的介绍。关键词：555 多谐振荡器;计数器；译码器；LED 显示器。五、部分元器件清单五、部分元器件清单序号1234567名称555 定时器数码显示管十进制计数器六反向器4 线10 线译码器与非门（2 输入）与非门（4 输入）型号参数74LS16074LS0474LS4874L

10、S0074LS20数量16686838911电阻、电容、开关蜂鸣器LED 发光二极管若干11附录：总电路图六六.心得体会心得体会在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成

11、什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。总之，这次设计，虽然，设计方面有很多欠缺，需要去改进、去研究，也还要学习。不过也知道了怎样去写论文、去采集哪方面的资料。总的感觉是：有收获。以前上课都是上一些最基本的东西，而现在却可以将以前学的东西作出有实际价值的东西。在这个过程中，我的确学得到很多在书本上学不到的东西，如：如何利用现有的元件组装得到设计要求，如何找到错误的原因，如何利用计算机来画图等等。但也遇到了不少的挫折，有时遇到了一个错误怎么找也找不到原因所在，找了老半天结果却是芯片的管脚接错了，有时更是忘接电源了。在学习中的小问题在课堂上不可能犯，在实际的过程中却很有可能犯。特别是在接电路时，一不小心就会犯错，而且很不容易检查出来。但现在回过头来看，还是挺有成就感的。七七.参参 考考 文文 献献数字电子技术基础 康华光编著 高等教育电子技术基础实验、设计与仿真 贾更新编著 大学数字电子技术江晓安董秀峰编著电子科技大学新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计