第一篇：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告樣本

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告樣本

一、課程設(shè)計(jì)名稱

金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì)

二、課程設(shè)計(jì)目的

1．進(jìn)一步了解什么是自激振蕩、產(chǎn)生正弦波自激振蕩的條件、正弦波振蕩電路的組成和判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟；

2．了解正弦波電路所產(chǎn)生的自激振蕩和負(fù)反饋放大電路中產(chǎn)生的自激振蕩的區(qū)別；

3．掌握正弦波振蕩電路中為什么必須要有選頻網(wǎng)絡(luò)； 4．重點(diǎn)掌握電感反饋式振蕩電路的工作原理； 5．掌握進(jìn)行模擬電子電路功能原理設(shè)計(jì)的技術(shù)； 6．掌握實(shí)用工程電子電路的完整設(shè)計(jì)過(guò)程；

7．認(rèn)識(shí)相關(guān)電子元件，器件，掌握電子元件，器件的電氣性能；

8．初步掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具軟件protel99原理圖繪制和PCB板繪制；

9．了解所用器件特性及性能的運(yùn)用，掌握經(jīng)典焊接技術(shù)，基本元器件制作技術(shù)及電子線路板的綜合調(diào)試技術(shù)。

三、課程設(shè)計(jì)要求：

1．根據(jù)相關(guān)的教材內(nèi)容及教師推薦的有關(guān)參考資料，設(shè)計(jì)出金屬探測(cè)器的原理圖，要求能測(cè)出某區(qū)域是否有金屬，如有給出相應(yīng)的聲光提示； 2．用protel99繪制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路原理圖； 3．用protel99繪制印刷電路板（PCB）； 4．用PCB組裝焊接實(shí)體電路；

5．調(diào)試電路并分析存在的問(wèn)題，提出解決的方法。

四、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：

在此電路中，LC正弦波振蕩電路工作在臨界狀態(tài)，產(chǎn)生一定頻率正弦波，當(dāng)無(wú)金屬靠近電感時(shí)，LC正弦波振蕩電路正常工作，T3管截止，無(wú)聲光提示； 當(dāng)有金屬靠近電感時(shí)，破壞LC正弦波振蕩電路振蕩條件，無(wú)正弦波輸出，T3管導(dǎo)通，發(fā)出聲光提示。

分析以下問(wèn)題：

1．產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是什么？

2．電路中T2管的作用是什么？

3．為什么無(wú)金屬靠近電感時(shí)，T3管截止，無(wú)聲光提示； 4．為什么有金屬靠近電感時(shí)，T3管截止，無(wú)聲光提示。

VCCR4R1 R3C1R6T2T1R5R7D1T3C2C3D2

C4R8R9R10LEDLBUZZERR2C5GND

五、課程設(shè)計(jì)步驟：

1.查閱和學(xué)習(xí)相關(guān)科技文獻(xiàn)，熟悉電感反饋式振蕩電路工作原理及其應(yīng)用場(chǎng)合；

2.運(yùn)用模擬電子技術(shù)課程中學(xué)習(xí)的波形的發(fā)生的知識(shí)，并且依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)出可靠性高，性價(jià)比高的金屬探測(cè)器； 3.查元器件手冊(cè)，設(shè)計(jì)金屬探測(cè)器電路原理圖； 4．用protel99原理圖繪制原理圖和PCB板圖； 5.焊接電路板，進(jìn)行電路調(diào)試。

6．課程設(shè)計(jì)總結(jié)，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

六、課程設(shè)計(jì)總結(jié)：

第二篇：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

電子1412

姓名：孫瑋

蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

專業(yè)班級(jí)：電子1412 學(xué)號(hào)：14200106214

姓名：孫瑋

指導(dǎo)教師：潘欣裕

2016年

07月

03日

蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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姓名：孫瑋

一、基礎(chǔ)部分（共55分，利用下列芯片，構(gòu)建出具有驗(yàn)證其邏輯或時(shí)序功能的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)仿真電路，并附詳細(xì)參數(shù)計(jì)算及說(shuō)明）1.1、基于74138、74148編碼、解碼系統(tǒng)。（10分）

圖1

圖2 蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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姓名：孫瑋

圖1為編碼器電路，圖2為解碼器電路。他們的邏輯轉(zhuǎn)換表如下所示。

圖3

圖4 74HC148在S=0電路正常的工作狀態(tài)下，允許I0~ I7當(dāng)中同時(shí)有幾個(gè)輸入端為低電

’’平，即有編碼輸入信號(hào)。I7的優(yōu)先級(jí)最高，I0的優(yōu)先級(jí)最低。當(dāng)有多個(gè)輸入時(shí)，編碼器只

’’’會(huì)對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)行編碼，優(yōu)先級(jí)較低的不會(huì)進(jìn)行編碼。當(dāng)出現(xiàn)Y2、Y1、Y0都為0時(shí)，’’’可以用Ys和Yex的不同狀態(tài)來(lái)區(qū)分。只有當(dāng)S為0時(shí)。編碼器才會(huì)工作，不為0 時(shí)，編碼

’’器不工作，輸出均為1。有輸入時(shí)Ys為1，Yex為0，當(dāng)使用兩片接成16-4編碼器時(shí)，第一’’片的Ys連到第二片的S。

’’ 74HC138只有當(dāng)S1=1，且S2=S3=0時(shí)才會(huì)工作。數(shù)據(jù)由S1段輸入，由A2A1A0來(lái)確定輸出口，所以S1成為數(shù)據(jù)輸入端，A2A1A0為地址輸入端，以反碼輸出。

將73HC148的輸出作為74HC138的地址輸入可以實(shí)現(xiàn)完整的編碼解碼電路。’

’

’1.2、基于74161或74160的計(jì)數(shù)電路。（10分）蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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圖5 圖5所示為基于74HC161的計(jì)數(shù)電路。該電路是由兩片74HC161級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的256進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其輸入端邏輯電平如下圖所示。

圖6

’74HC161為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其從0000到1111計(jì)數(shù)。RD為0時(shí)，74HC161不論其他引

’’腳的接法直接異步置零，當(dāng)CLK為上升沿時(shí)，且RD為1，LD=0是芯片工作在預(yù)置數(shù)狀態(tài)，’’同步置數(shù)；CLK上升沿，RD=LD=1，芯片處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，每來(lái)一次上升沿，芯片會(huì)有一次加一。圖中芯片處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，~LOAD和~CLR接1，ENP與ENT接1，芯片開(kāi)始正常計(jì)數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)加到1111時(shí)，在RCO處產(chǎn)生進(jìn)位。此外，通過(guò)多個(gè)級(jí)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)多進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。

1.3、基于74151數(shù)據(jù)選擇器的功能電路。（10分）

圖7所示為基于74151數(shù)據(jù)選擇器的功能電路。圖8所示為74151數(shù)據(jù)選擇器的邏輯轉(zhuǎn)換表。74151是八選一的數(shù)據(jù)選擇器，使用ABC輸入地址代碼，可以選擇八個(gè)數(shù)據(jù)中的一個(gè)，并在Y輸出，~W輸出Y的取反值。例如如圖中所示，當(dāng)輸入為D0=D1=D2=D4=D5=1，D3=D6=D7=0，A=0，B=C=1，數(shù)據(jù)選擇器選擇了D3，所以表現(xiàn)在二極管上是不導(dǎo)通。

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圖7

圖8 1.4、基于JK觸發(fā)器的時(shí)序電路。（10分）

圖9 圖9所示為由四個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的十六進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。其輸出波形如下圖所示。

圖10 蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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由圖可見(jiàn)，各觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)方程分別為T0=1 T1=Q0 T2=Q0Q1 T3=Q0Q1Q2。將上式代入T觸發(fā)器

*’*’’*’（由JK觸發(fā)器構(gòu)成）的特性方程可得Q0=Q0Q1=Q0Q1+Q0Q1 Q2=Q0Q1Q2 *’’’Q3=Q0Q1Q2Q3+(Q0Q1Q2)Q3+(Q0Q1Q2)Q3。電路輸出方程為C= Q0Q1Q2Q3。其電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如下圖所示。

圖11

1.5、555的信號(hào)產(chǎn)生電路、施密特觸發(fā)電路各一個(gè)。（15分）

圖12 如圖12所示為基于施密特觸發(fā)器的整波電路。它的功能是將正弦波轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)。仿真的示波器截圖如下圖所示。蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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圖13 如圖14所示為基于555定時(shí)器的多諧振蕩電路。其充電周期T1=Ln2*（R1+R2）C2，放電周期T2=Ln2*R1*C2，T=T1+T2。因此，圖中電路所產(chǎn)生信號(hào)頻率為f=1/T=476Hz。測(cè)量波形如下圖所示。

圖14 蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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二、提高部分（40分）

2.1、制作一個(gè)時(shí)鐘電路，具有時(shí)、分、秒顯示、重置、預(yù)置等功能，要求寫出必要的設(shè)計(jì)過(guò)程，并畫出對(duì)應(yīng)的邏輯圖，實(shí)現(xiàn)仿真。（15分）計(jì)數(shù)部分截圖如圖15所示；置數(shù)如圖16所示；復(fù)位如圖17所示。

1、秒鐘設(shè)計(jì)：

秒鐘是六十進(jìn)制，用兩片74HC160實(shí)現(xiàn)，第一片作為秒，十進(jìn)制，第二片作為十秒，設(shè)置成六進(jìn)制，并將第一片的進(jìn)位信號(hào)連接到第二片的ENT與ENP；秒位滿十進(jìn)制進(jìn)位溢出給十秒位計(jì)數(shù)信號(hào)，所以秒位計(jì)十次，十秒位計(jì)一次，從而實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制。74HC160輸出端接數(shù)碼管讀出計(jì)數(shù)。

2、分鐘設(shè)計(jì)：

原理和秒鐘一樣，也是采用六十進(jìn)制。

3、時(shí)鐘設(shè)計(jì)：

時(shí)鐘與之前兩個(gè)不一樣，設(shè)置為二十四進(jìn)制，整體進(jìn)行置數(shù)，當(dāng)時(shí)鐘達(dá)到24時(shí)直接置零，從頭開(kāi)始計(jì)數(shù)。

4、秒鐘與分鐘之間的連接：

當(dāng)秒鐘計(jì)到59時(shí)，會(huì)對(duì)分鐘產(chǎn)生進(jìn)位。所以用與門將秒位的二進(jìn)制九和十秒位上的二進(jìn)制五通過(guò)與門連接到分鐘的ENT/ENP使得分鐘正常計(jì)數(shù)開(kāi)始，從而實(shí)現(xiàn)秒鐘計(jì)數(shù)六十次，分鐘計(jì)數(shù)一次。

5、分鐘與時(shí)鐘的連接：

原理與秒鐘和分鐘的連接類似，將秒鐘和分鐘上的二進(jìn)制位的59通過(guò)一個(gè)與門連接到時(shí)鐘的ENP/ENT，使得時(shí)鐘得以正常計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)分鐘計(jì)數(shù)60，時(shí)鐘計(jì)數(shù)一次。

6、整體時(shí)鐘的置零：

將各個(gè)位的CLR位引出來(lái)和六進(jìn)制的復(fù)位連線經(jīng)與門之后連接到單刀雙擲開(kāi)關(guān)上，CLR是低電平有效，所以當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接地時(shí)，整個(gè)時(shí)鐘電路時(shí)置零。

7、整體時(shí)鐘電路置數(shù)：

將每一片的74HC160的輸入端連接到一個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的連接控制輸入1或者0。將所有芯片的Load端引至一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，低電平有效，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)置數(shù)。

以上就是設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路的簡(jiǎn)要思路。

圖15 蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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圖16

圖17

2.2、用兩片四位全加器74283和必要的邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)制轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)將輸入的兩位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)的輸入采用8421BCD碼來(lái)表示，要求寫出必要的設(shè)計(jì)過(guò)程，并畫出對(duì)應(yīng)的邏輯圖，實(shí)現(xiàn)仿真。（15分）

圖18 蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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如圖18所示為仿真的截圖。其左端輸入BCD碼10001001，右端LED顯示的是01011001，均分別為十進(jìn)制數(shù)89。設(shè)計(jì)思路：

假設(shè)有一個(gè)兩位十進(jìn)制數(shù)X，其對(duì)應(yīng)的八位BCD碼為ABCDEFGH，即ABCD*(10000)BCD +EFGH=(X)10。上式=ABCD*（1000）B+ABCD*（10）B+EFGH，所以二進(jìn)制為ABCD000+ABCD0 +EFGH=ABCD000+ ABCD0+0EFG0+H。由上式可知，H可以直接輸出，其為二進(jìn)制的最低位。然后我們可以用第一片74283將ABCD與0EFG求和，將得到的結(jié)果設(shè)為KLMN，進(jìn)位為O。于是二進(jìn)制數(shù)可以表示為KLMN0+ O00000+ABCD000+H。由此可見(jiàn)，M與N分別為二進(jìn)制的倒數(shù)第三與第二位。而其前四位可由74283將ABCD與OKL相加得到，最終輸出七位二進(jìn)制數(shù)。

2.3、自主設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能，且包含4個(gè)以上不同類型芯片的系統(tǒng)，要求寫出必要的設(shè)計(jì)過(guò)程，并畫出對(duì)應(yīng)的邏輯圖，實(shí)現(xiàn)仿真。（10分）

本部分我自主設(shè)計(jì)了一個(gè)四位二進(jìn)制乘法器，其仿真截圖如下所示。圖中兩個(gè)輸入端分別輸入了1011與1101，其乘法運(yùn)算結(jié)果為10001111，與仿真結(jié)果相符。

圖19 蘇州科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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設(shè)計(jì)思路：

假設(shè)一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)為ABCD，另外一個(gè)為EFGH，則其相乘的運(yùn)算過(guò)程為：ABCD*EFGH=(A*E)(B*E)(C*E)(D*E)000+(A*F)(B*F)(C*F)(D*F)00+(A*G)(B*G)(C*G)(D*G)0+(A*H)(B*H)(C*H)(D*H)。因此我們可以將EFGH每一位提出來(lái)與ABCD每一位相乘，然后將其加起來(lái)求和。這里提出EFGH中每一位的過(guò)程可以通過(guò)移位寄存器實(shí)現(xiàn)。此外，因?yàn)?4HC283只能實(shí)現(xiàn)4位二進(jìn)制的全加過(guò)程，因此每次相加完都需要將和的最低位取出進(jìn)行保存。此處保存使用移位寄存器（因?yàn)榍懊嫖覀兪褂昧艘莆患拇嫫?，且其也移?dòng)四位，所以可以使用前面使用的移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存）。另外，因?yàn)?4HC283不是時(shí)序邏輯電路，所以需要將它輸出的用于下一步求和的數(shù)據(jù)（此處的數(shù)據(jù)為求和結(jié)果的高三位與進(jìn)位）存于寄存器中。等待下個(gè)上升沿到來(lái)后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?4HC283的B輸入口（B4輸入進(jìn)位，B3~B1輸入前一次求和結(jié)果的高三位）。由此，經(jīng)過(guò)四個(gè)周期之后，乘法運(yùn)算就全部計(jì)算完畢。但由于在運(yùn)行完四個(gè)周期后還會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法保存，所以需要加一個(gè)計(jì)數(shù)器（這里采用74HC160）。當(dāng)計(jì)數(shù)計(jì)到0100的時(shí)候，通過(guò)邏輯電路將時(shí)鐘信號(hào)與計(jì)數(shù)器停止。下次運(yùn)行時(shí)只需摁下復(fù)位開(kāi)關(guān)將寄存器與計(jì)數(shù)器復(fù)位即可進(jìn)行下次運(yùn)算。

第三篇：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（模版）

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)題目

1、多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)多功能數(shù)字鐘，要求能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，并以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，能校正時(shí)間。

2、數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，要求可以測(cè)量方波、正弦波、三角波的頻率，并以四位十進(jìn)制數(shù)字表示。

3、多路數(shù)字式競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)可供六組參賽的數(shù)字式競(jìng)賽搶答器，每組設(shè)計(jì)一個(gè)搶答按鈕，要求具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖存功能，具有計(jì)分及計(jì)時(shí)功能，設(shè)置犯規(guī)報(bào)警。

4、病房呼叫系統(tǒng)

設(shè)計(jì)要求：用1~5個(gè)開(kāi)關(guān)模擬5個(gè)病房的呼叫輸入信號(hào)，1號(hào)優(yōu)先級(jí)最高；1~5優(yōu)先級(jí)依次降低； 用一個(gè)數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)的號(hào)碼；沒(méi)信號(hào)呼叫時(shí)顯示0；有多個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)，顯示優(yōu)先級(jí)最高的呼叫號(hào)（其它呼叫號(hào)用指示燈顯示）；凡有呼叫發(fā)出的呼叫聲；對(duì)低優(yōu)先級(jí)的呼叫進(jìn)行存儲(chǔ)，處理完高優(yōu)先級(jí)的呼叫，再進(jìn)行低優(yōu)先級(jí)呼叫的處理。

5、籃球24S倒計(jì)時(shí)

設(shè)計(jì)要求：具有顯示24S計(jì)時(shí)功能；設(shè)置外部操作開(kāi)關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停連續(xù)功能計(jì)時(shí)器為24S遞減計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)時(shí)間間隔為1S，計(jì)時(shí)器減計(jì)時(shí)到零時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

6、16路數(shù)顯報(bào)警器

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)16路數(shù)顯報(bào)警器，16路中某一路斷開(kāi)時(shí)（可用高低電平表示斷開(kāi)和接通），用十進(jìn)制數(shù)顯示該路編號(hào)，并發(fā)出聲音信號(hào)；報(bào)警時(shí)間持續(xù)10秒鐘；當(dāng)多路報(bào)警時(shí)，要有優(yōu)先級(jí)，并將低優(yōu)先級(jí)的報(bào)警存儲(chǔ)，處理完高優(yōu)先級(jí)報(bào)警后，再處理之。

7、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

設(shè)計(jì)要求：能實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)，采用數(shù)碼顯示數(shù)字，有暫停功能，方波產(chǎn)生電路可不必設(shè)計(jì)。

8、電子門鈴

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)電子門鈴，響聲為“嘀嘀”聲，或者叮咚聲等；響聲持續(xù)20S9、故障指示電路

設(shè)計(jì)要求：

1、一臺(tái)設(shè)備出故障，黃燈亮；兩臺(tái)設(shè)備出故障，紅燈亮；三臺(tái)設(shè)備出故障，黃燈和紅燈都亮。

2、設(shè)備工作或故障可用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬

二、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書與圖紙要求

課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括內(nèi)容：

1．設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求；

2．選定方案的論證及整體電路的工作原理；

3．單元電路的設(shè)計(jì)計(jì)算，元器件選擇，電路圖；

4． 按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)畫出整體電路圖，列出元件、器件明細(xì)表；

5．對(duì)設(shè)計(jì)成果作出評(píng)價(jià)，說(shuō)明本設(shè)計(jì)特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)意見(jiàn)，心得體會(huì)。

第四篇：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)：數(shù)字鐘

目 錄

目錄………………………………………………………………………….……….1

1、設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………….……...2

2、設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………….……...2

3、設(shè)計(jì)原理及其框圖……………………………………………………………....2 3.1數(shù)字鐘的構(gòu)成…………………………………………………..……….….……2 3.2數(shù)字鐘的工作原理……………………………………………………..…...……4 3.3時(shí)間計(jì)數(shù)單元………………………………………………………………....…5 3.4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元………………………………………………………….….6 3.5校時(shí)電源電路…………………………………………………………..………..6 3.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路…………………………………………………………………….7

4、元器件…………………………………………………………………………….7 4.1實(shí)驗(yàn)中所需的器材………………………………………………………………..7 4.2芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖…………………………………………………...…....8 4.3面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………………10

5、功能塊電路圖…………………………………………………………………...10

6、總結(jié)……………………………………………………………………………...18

7、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………...19

一、設(shè)計(jì)目的

數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。此次設(shè)計(jì)與制作數(shù)字電子鐘的目的是讓學(xué)生在了解數(shù)字鐘的原理的前提下，運(yùn)用剛剛學(xué)過(guò)的數(shù)電知識(shí)設(shè)計(jì)并制作數(shù)字鐘，而且通過(guò)數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及其使用方法。由于數(shù)字電子鐘包括組合邏輯電路和時(shí)序電路，通過(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合。

總的來(lái)說(shuō)，此次課程設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生對(duì)電子線路知識(shí)的整合和電子線路設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，并為后繼課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。

二、設(shè)計(jì)方案

1．設(shè)計(jì)指標(biāo)

時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期； 顯示時(shí)、分、秒；

有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間； 計(jì)時(shí)過(guò)程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前5秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)； 為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。2．設(shè)計(jì)要求

畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試； 3．編寫設(shè)計(jì)報(bào)告

寫出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。

三、設(shè)計(jì)原理及其框圖

1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成

數(shù)字鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有校時(shí)功能和一些顯示星期、報(bào)時(shí)、停電查看時(shí)間等附加功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，“星期”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。

圖3-1所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖

⑴晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。

⑵分頻器電路

分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。

⑶時(shí)間計(jì)數(shù)器電路

時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

⑷譯碼驅(qū)動(dòng)電路

譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。

⑸數(shù)碼管

數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì) 2

2．?dāng)?shù)字鐘的工作原理

１）晶體振蕩器電路

晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。

圖3-2所示電路通過(guò)ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個(gè)電路中，ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電 阻Ｒ１為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。

從有關(guān)手冊(cè)中，可查得C1、C2均為30pF。當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。

由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性，非門電路可選74HC00。

圖3-2 COMS晶體振蕩器

２）分頻器電路

通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到１Ｈz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。

通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，將３２７６８Ｈz的振蕩信號(hào)分頻為１ＨZ的分頻倍數(shù)為３２７６８（２１５），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于１５極２進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的２進(jìn)制計(jì)數(shù)器有７４ＨＣ３９３等。

本實(shí)驗(yàn)中采用CD4060來(lái)構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。

ＣＤ４０６０計(jì)數(shù)為１４級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將３２７６８ＨZ的信號(hào)分頻為２ＨZ，其內(nèi)部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，ＣＤ４０６０的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。

圖3-3 CD4046內(nèi)部框圖

３）時(shí)間計(jì)數(shù)單元

時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。

時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為１２進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(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。

一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC390來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選７４ＨＣ３９０，其內(nèi)部邏輯框圖如圖 ２.３所示。該器件為雙２—５－１０異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）。

圖3-4 74HC390(1/2)內(nèi)部邏輯框圖

秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無(wú)需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒(méi)效）與１ＨZ秒輸入信號(hào)相連，Ｑ３可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖3-5所示，其中Ｑ２可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

圖3-5 10進(jìn)制——6進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換電路

分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過(guò)分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計(jì)數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為１２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行１２進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用１片７４ＨＣ３９０實(shí)現(xiàn)１２進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖3-6所示。

另外，圖3-6所示電路中，尚余－２進(jìn)制計(jì)數(shù)單元，正好可作為分頻器２ＨZ輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為１ＨZ信號(hào)之用。

圖3-6 12進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路

4）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元

計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。

5）校時(shí)電源電路

當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。

根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖3-7所示即為帶有基本RS觸發(fā)器的校時(shí)電路。

圖3-7 帶有消抖動(dòng)電路的校正電路

6）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能，即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示。

根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開(kāi)始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。報(bào)時(shí)電路選74HC30，選蜂鳴器為電聲器件。

四、元器件

1．實(shí)驗(yàn)中所需的器材，5V電源，面包板1塊，示波器，萬(wàn)用表，鑷子1把，剪刀1把，共陰八段數(shù)碼管6個(gè)，CD4511集成塊6塊，CD4060集成塊1塊，74HC390集成塊3塊，74HC51集成塊1塊，74HC00集成塊5塊，74HC30集成塊1塊，10MΩ電阻5個(gè)，500Ω電阻14個(gè)，30p電容2個(gè)，32.768k時(shí)鐘晶體1個(gè)，蜂鳴器。

2．芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖

圖4-1 7400 四2輸入與非門

圖4-2 CD4511BCD七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器

圖4-3 CD4060BD

圖4-4 74HC390D

圖4-5 74HC51D

圖4-6 74HC30 3．面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

面包板右邊一列上五組豎的相通，下五組豎的相通，面包板的左邊上下分四組，每組中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，F(xiàn)GHIJ相通，E和F之間不相通。

五、功能塊電路圖

1． 一個(gè)CD4511和一個(gè)LED數(shù)碼管連接成一個(gè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管可從0---9顯示，以次來(lái)檢查數(shù)碼管的好壞，見(jiàn)附圖5-1。

圖5-1 4511驅(qū)動(dòng)電路

2． 利用一個(gè)LED數(shù)碼管，一塊CD4511，一塊74HC390，一塊74HC00連接成一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路在晶振的作用下數(shù)碼管從0—9顯示，見(jiàn)附圖5-2。

圖5-2 74390十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

3． 利用一個(gè)LED數(shù)碼管，一塊CD4511，一塊74HC390，一塊74HC00和一個(gè)晶振連接成一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，數(shù)碼管從0—6顯示，見(jiàn)附圖5-3。

圖5-3 74390六進(jìn)制計(jì)數(shù)器

4． 利用一個(gè)六進(jìn)制電路和一個(gè)十進(jìn)制連接成一個(gè)六十進(jìn)制電路，電路可從0—59顯示，見(jiàn)附圖5-4。

圖5-4 六十進(jìn)制電路

5． 利用兩個(gè)六十進(jìn)制的電路合成一個(gè)雙六十進(jìn)制電路，兩個(gè)六十進(jìn)制之間有進(jìn)位，見(jiàn)附圖5-5。

圖5-5 雙六十進(jìn)制電路

6． 利用CD4060、電阻及晶振連接成一個(gè)分頻——晶振電路，見(jiàn)附圖5-6。

圖5-6 分頻—晶振電路

7． 利用74HC51D和74HC00及電阻連接成一個(gè)校時(shí)電路，見(jiàn)附圖5-7。

圖5-7 校時(shí)電路

8．利用74HC30和蜂鳴器連接成整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。見(jiàn)附圖5-8。

圖5-8 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

9． 利用兩個(gè)六十進(jìn)制和一個(gè)十二進(jìn)制連接成一個(gè)時(shí)、分、秒都會(huì)進(jìn)位的電路總圖，見(jiàn)附圖5-9。

圖5-9

六、總結(jié)

我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過(guò)這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解。

在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問(wèn)題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績(jī)無(wú)須看的太過(guò)于重要，而是設(shè)計(jì)的過(guò)程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。另外，我們?cè)O(shè)計(jì)要從市場(chǎng)需求出發(fā)，既要有強(qiáng)大的功能，又要在價(jià)格方面比同等檔次的便宜。

在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也對(duì)word、畫圖等軟件有了更進(jìn)一步的了解，這使我在以后的工作中更加得心應(yīng)手。

七、參考文獻(xiàn)

康華光.2000年.電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分（第四版）.北京：高等教育出版社.王慧玲.2003年.電工電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.吳建強(qiáng).2004年.電工學(xué)新技術(shù)實(shí)踐.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.付家才.2003年.電工電子學(xué)習(xí)指導(dǎo).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.王建華 吳道悌.2003年.電工學(xué)實(shí)驗(yàn).北京：高等教育出版社.鄧玉元 蔣卓勤.2003年.Multisim 2001及其在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.西安: 西安電子科技大學(xué)出版社.

第五篇：數(shù)字電子技術(shù)電路課程設(shè)計(jì)

數(shù)字電子技術(shù)電路課程設(shè)計(jì)

題 目：數(shù)字時(shí)鐘說(shuō)明書

所在學(xué)院：信息工程學(xué)院

專 業(yè)：通信工程

班 級(jí)：

授課教師：

小組成員：

時(shí) 間：

16--1

2014-6-10

數(shù)字時(shí)鐘說(shuō)明書

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，分，秒計(jì)時(shí)的裝置，具有較高的準(zhǔn)確性和直 觀性等各方面的優(yōu)勢(shì)，而得到廣泛的應(yīng)用。此次設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘是為了了解數(shù)字鐘的原理，在設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘的過(guò)程中，用 數(shù)字電子技術(shù)的理論和制作實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步加深數(shù)字電子技術(shù)課程知識(shí)的理解和應(yīng)用，同時(shí)學(xué)會(huì)使用Multisim電子設(shè)計(jì)軟件。

一、設(shè)計(jì)目的

1.熟悉集成電路的引腳安排.2.掌握各芯片的邏輯功能及使用方法.3.了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法.4.了解數(shù)字鐘的組成及工作原理.5.熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作.二、設(shè) 計(jì) 要求

1.顯示時(shí)，分，秒，用24小時(shí)制 2.能夠進(jìn)行校時(shí)，可以對(duì)數(shù)字鐘進(jìn)行調(diào)時(shí)間 1.設(shè)計(jì)指標(biāo)

時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期;顯示時(shí),分,秒;有校時(shí)功能,可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí),使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間;為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào).畫出電路原理圖(或仿真電路圖);判斷元器件及參數(shù)選擇;電路仿真與調(diào)試;PCB文件生成與打印輸出.3.制作要求 自行裝配和調(diào)試,并能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題.4.編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 寫出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程,附上有關(guān)資料和圖紙,有心得體會(huì).1.數(shù)字鐘的構(gòu)成

數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路.由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(如北京時(shí)間)一致,故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路,同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定.通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘.圖 3-1所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖.1.秒脈沖發(fā)生器 脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如晶振為32768 Hz，通過(guò)15次二分頻后可獲得1Hz的脈沖輸出.2.計(jì)數(shù)譯碼顯示

秒、分、時(shí)、日分別為60、60、24、7進(jìn)制計(jì)數(shù)器、秒、分均為60進(jìn)制，即顯示00～59，它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示為00～23，個(gè)位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2，而個(gè)位計(jì)到4時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制了。

⑴晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號(hào),可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定.不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路.⑵分頻器電路

分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768()次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù).分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器.⑶時(shí)間計(jì)數(shù)器電路

時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成,其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,而根據(jù)設(shè)計(jì)要求,時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器.⑷譯碼驅(qū)動(dòng)電路

譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài),并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流.⑸數(shù)碼管

數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管(LED)數(shù)碼管和液晶(LCD)數(shù)碼管,本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管.2.數(shù)字鐘的工作原理 1)晶體振蕩器電路

晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心,它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定.晶體XTAL的頻率選為32768HZ.該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì),其頻率較低,有利于減少分頻器級(jí)數(shù).當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí),還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施.由于CMOS電路的輸入阻抗極高,因此反饋電阻R1可選為1.8KΩ.較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性.2)分頻器電路

通常,數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高,為了得到1Hz的秒信號(hào)輸入,需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻.通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路,一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn).例如,將32768Hz的振蕩信號(hào)分頻為1HZ的分頻倍數(shù)為32768(215),即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15極2進(jìn)制計(jì)數(shù)器.常用的2進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74HC393等.3）6進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換電路

分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同,只不過(guò)分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Q3作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的CPA相連,分十位計(jì)數(shù)單元的Q2作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的CPA相連.時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同,但是要求,整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器,不是10的整數(shù)倍,因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換.利用1片74HC390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖3-6所示.4)譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元

計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出,選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流,選用CD4511作為顯示譯碼電路,選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路.5)校時(shí)電源電路

當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正.通常,校正時(shí)間的方法是:首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路,然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端,校正好后,再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可.根據(jù)要求,數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能,因此,應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路,并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中.圖3-7所示即為帶有基本RS觸發(fā)器的校時(shí)電路, 1.實(shí)驗(yàn)中所需的器材 5V電源.面包板1塊.示波器.萬(wàn)用表.鑷子1把.剪刀1把.網(wǎng)絡(luò)線2米/人.共陰八段數(shù)碼管6個(gè).HD74LS48P芯片6個(gè).HD74LS90P芯片6個(gè).HD74LS08P芯片2個(gè).555芯片一個(gè).1.8KΩ電阻一個(gè).設(shè)計(jì)圖為：

面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

面包板右邊一列上五組豎的相通,下五組豎的相通,面包板的左邊上下分四組,每組中X,Y列(0-15相通,16-40相通,41-55相通,ABCDE相通,FGHIJ相通,E和F之間不相通.個(gè)功能塊電路圖

一個(gè)CD4511和一個(gè)LED數(shù)碼管連接成一個(gè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路,數(shù)碼管可從0---9顯示,以次來(lái)檢查數(shù)碼管的好壞,見(jiàn)附圖5-1.利用一個(gè)LED數(shù)碼管,一塊CD4511,一塊74HC390,一塊74HC00連接成一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,電路在晶振的作用下數(shù)碼管從0—9顯示, 總接線元件布局簡(jiǎn)圖,見(jiàn)附圖6-1 芯片連接圖見(jiàn)附圖7-1 八,總結(jié)

設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決方法.在檢測(cè)面包板狀況的過(guò)程中,出現(xiàn)本該相通的地方卻未通的狀況,后經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)是由于萬(wàn)用表筆尖未與面包板內(nèi)部垂直接觸所至.在檢測(cè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況,經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問(wèn)題,其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,數(shù)碼管有幾段二極管時(shí)隱時(shí)現(xiàn),有時(shí)會(huì)消失.用5V電源對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè),一端接地,另一端接觸每一段二極管,發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的,再用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)每一根線是否接觸良好,在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時(shí)能接通,有時(shí)不能接通,把接觸不好的線重新接過(guò)后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了.其次是由于芯片接觸不良的問(wèn)題,用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)有幾個(gè)引腳本該相通的地方卻未通,而檢測(cè)的導(dǎo)線狀況良好,其解決方法為把CD4511的芯片拔出,根據(jù)面包板孔的的狀況重新調(diào)整其引腳,使其正對(duì)于孔,再用力均勻地將芯片插入面包板中,此后發(fā)現(xiàn)能正常顯示,本次實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)一塊壞的LED數(shù)碼管和兩塊壞的CD4511,經(jīng)更換后均能正常顯示.在連接晶振的過(guò)程中,晶振無(wú)法起振.在排除線與芯片的接觸不良問(wèn)題后重新對(duì)照電路圖,發(fā)現(xiàn)是由于12腳未接地所至.在連接六進(jìn)制的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)電路只能4,5的跳動(dòng),后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是由于接到與非門的引腳接錯(cuò)一根所至,經(jīng)糾正后能正常顯示.在連接校正電路的過(guò)程中,出現(xiàn)時(shí)和分都能正常校正時(shí),但秒?yún)s受到影響,特別時(shí)一較分鐘的時(shí)候秒亂跳,而不校時(shí)的時(shí)候,秒從40跳到59,然后又跳回40,分和秒之間無(wú)進(jìn)位,電路在時(shí),分,秒進(jìn)位過(guò)程中能正常顯示,故可排除芯片和連線的接觸不良的問(wèn)題.經(jīng)檢查,校正電路的連線沒(méi)有錯(cuò)誤,后用萬(wàn)用表的直流電壓檔帶電檢測(cè)秒十位的QA,QB,QC和QD腳,發(fā)現(xiàn)QA腳時(shí)有電壓時(shí)而無(wú)電壓,再檢測(cè)秒到分和分到時(shí)的進(jìn)位端,發(fā)現(xiàn)是由于秒到分的進(jìn)位未拔掉所至.在制作報(bào)時(shí)電路的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)蜂鳴器在57分59秒的時(shí)候就開(kāi)始報(bào)時(shí),后經(jīng)檢測(cè)電路發(fā)現(xiàn)是由于把74HC30芯片當(dāng)16引腳的芯片來(lái)接,以至接線都錯(cuò)位,重新接線后能正常報(bào)時(shí).連接分頻電路時(shí),把時(shí)個(gè)位的QD和時(shí)十位的1腳斷開(kāi),然后時(shí)十位的1腳接到晶振的3腳,時(shí)十位的3腳接到秒個(gè)位的1腳,所連接的電路圖無(wú)法正常工作,時(shí)十位從0-9的跳,時(shí)個(gè)位只能顯示一個(gè)0,在這個(gè)電路中3腳的分頻用到兩次,故無(wú)法正常顯示,因此要把12進(jìn)制接到74HC390的一個(gè)邏輯電路空出來(lái)用于分頻即可,因此把時(shí)十位的CD4511的12,6腳接地,7腳改為接74HC390的5腳,74HC390的3,4腳斷開(kāi),然后4腳接9腳即可,其中空出的74HC390的3腳就可用于2Hz的分頻,分頻后變?yōu)?Hz,整個(gè)電路也到此為正常的數(shù)字鐘計(jì)數(shù).2.設(shè)計(jì)體會(huì)

在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法.在連接六進(jìn)制,十進(jìn)制,六十進(jìn)制的進(jìn)位及十二進(jìn)制的接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯(cuò)時(shí)便能準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了.在設(shè)計(jì)電路中,往往是先仿真后連接實(shí)物圖,但有時(shí)候仿真和電路連接并不是完全一致的,例如仿真的連接示意圖中,往往沒(méi)有接高電平的16腳或14腳以及接低電平的7腳或8腳,因此在實(shí)際的電路連接中往往容易遺漏.又例如74HC390芯片,其本身就是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,在仿真電路中必須連接反饋線才能正常顯示,而在實(shí)際電路中無(wú)需再連接,因此仿真圖和電路連接圖還是有一定區(qū)別的.在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯(cuò)誤所引起的.3.對(duì)該設(shè)計(jì)的建議

此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)重在于仿真和接線,雖然能把電路圖接出來(lái),并能正常顯示,但對(duì)于電路本身的原理并不是十分熟悉.總的來(lái)說(shuō),通過(guò)這次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力.