第一篇：數(shù)電課程設(shè)計報告(數(shù)字鐘的設(shè)計)

數(shù)電課程設(shè)計報告

第一章 設(shè)計背景與要求

設(shè)計要求 第二章 系統(tǒng)概述 2.1設(shè)計思想與方案選擇 2.2各功能塊的組成 2.3工作原理

第三章 單元電路設(shè)計與分析 3.1各單元電路的選擇 3.2設(shè)計及工作原理分析 第四章 電路的組構(gòu)與調(diào)試 4.1遇到的主要問題 4.2現(xiàn)象記錄及原因分析 4.3解決措施及效果

4.4功能的測試方法，步驟，記錄的數(shù)據(jù) 第五章 結(jié)束語

5.1對設(shè)計題目的結(jié)論性意見及進一步改進的意向說明 5.2總結(jié)設(shè)計的收獲與體會 附圖（電路總圖及各個模塊詳圖）參考文獻

第一章

設(shè)計背景與要求

一．設(shè)計背景與要求

在公共場所，例如車站、碼頭，準確的時間顯得特別重要，否則很有可能給外出辦事即旅行袋來麻煩。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確度和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘是一種典型的數(shù)字電路，包括了組合邏輯電路和時序電路。

設(shè)計一個簡易數(shù)字鐘，具有整點報時和校時功能。（1）以四位LED數(shù)碼管顯示時、分，時為二十四進制。

（2）時、分顯示數(shù)字之間以小數(shù)點間隔，小數(shù)點以1Hz頻率、50%占空比的亮、滅規(guī)律表示秒計時。

（3）整點報時采用蜂鳴器實現(xiàn)。每當整點前控制蜂鳴器以低頻鳴響4次，響1s、停1s，直到整點前一秒以高頻響1s，整點時結(jié)束。

（4）才用兩個按鍵分別控制“校時”或“校分”。按下校時鍵時，是顯示值以0~23循環(huán)變化；按下“校分”鍵時，分顯示值以0~59循環(huán)變化，但時顯示值不能變化。

二．設(shè)計要求

電子技術(shù)是一門實踐性很強的課程，加強工程訓練，特別是技能的培養(yǎng)，對于培養(yǎng)學生的素質(zhì)和能力具有十分重要的作用。在電子信息類本科教學中，課程設(shè)計是一個重要的實踐環(huán)節(jié)，它包括選擇課題、電子電路設(shè)計、組裝、調(diào)試和編寫總結(jié)報告等實踐內(nèi)容。通過本次簡易數(shù)字鐘的設(shè)計，初步掌握電子線路的設(shè)計、組裝及調(diào)試方法。即根據(jù)設(shè)計要求，查閱文獻資料，收集、分析類似電路的性能，并通過組裝調(diào)試等實踐活動，使電路達到性能要求。

第二章

系統(tǒng)概述

2.1設(shè)計思想與方案選擇

方案一，利用數(shù)字電路中學習的六十進制和二十四進制計數(shù)器和三八譯碼器來實現(xiàn)數(shù)字中的時間顯示。

方案二，利用AT89S51單片機和74HC573八位鎖存器以及利用C語言對AT89S51進行編程來實現(xiàn)數(shù)字鐘的時間顯示。

由于方案一通過數(shù)電的學習我們都比較熟悉，而方案二比較復(fù)雜，涉及到比較多我們沒學過的內(nèi)容，所以選擇方案一來實施。簡易數(shù)字鐘電路主體部分是三個計數(shù)器，秒、分計數(shù)器采用六十進制計數(shù)器，而時計數(shù)器采用二十四進制計數(shù)器，其中分、時計數(shù)器的計數(shù)脈沖由 校正按鍵控制選擇秒、分計數(shù)器的溢出信號或校正10Hz計數(shù)信號。計數(shù)器的輸出通過七段譯碼后顯示，同時通過數(shù)值判斷電路控制蜂鳴器報時。

2.2各功能塊的組成

分頻模塊，60進制計數(shù)器模塊，24進制計數(shù)器模塊，4位顯示譯碼模塊，正點報時電路模塊，脈沖按鍵消抖動處理模塊

2.3工作原理

一．簡易數(shù)字鐘的基本工作原理是對1Hz標準頻率（秒脈沖）進行計數(shù)。當秒脈沖個數(shù)累計滿60后產(chǎn)生一個分計數(shù)脈沖，而分計數(shù)脈沖累計滿60后產(chǎn)生一個時計數(shù)脈沖，電路主要由3個計數(shù)器構(gòu)成，秒計數(shù)和分計數(shù)為六十進制，時計數(shù)為二十四進制。將FPGA開發(fā)裝置上的基準時鐘OSC作為輸入信號通過設(shè)計好的分頻器分成1Hz~10MHz8個10倍頻脈沖信號。1Hz的脈沖作為秒計數(shù)器的輸入，這樣實現(xiàn)了一個基本的計時裝置。通過4位顯示譯碼模塊，可以顯示出時間。時間的顯示范圍為00時00分~23時59分。

二．當需要調(diào)整時間時，可使用數(shù)字鐘的時校正和分校正進行調(diào)整，數(shù)字鐘中時、分計數(shù)器都有兩個計數(shù)脈沖信號源，正常工作狀態(tài)時分別為時脈沖和分脈沖；校正狀態(tài)時都為5~10Hz的校正脈沖。這兩種狀態(tài)的切換由脈沖按鍵控制選擇器的S端來實現(xiàn)。為了更準確的設(shè)定時間，需要對脈沖按鍵進消抖動處理。

三．電路在整點前10 秒鐘內(nèi)開始控制蜂鳴器報時，可采用數(shù)字比較器或邏輯門判斷分、秒計數(shù)器的狀態(tài)碼值，以不同頻率的脈沖控制蜂鳴器的鳴響。

第三章

單元電路設(shè)計與分析

3.1各單元電路的選擇

（1）分頻模塊，設(shè)計一個8級倍率為10 的分頻電路，輸出頻率分別為1Hz、10Hz、100 Hz、1k Hz、10k Hz、100k Hz、1 MHz、10MHz8組占空比為50%的脈沖信號。

（2）60進制計數(shù)器模塊，采用兩片74161級聯(lián)。（3）24進制計數(shù)器模塊，采用兩片74161級聯(lián)。

（4）4位顯示譯碼模塊，由分頻器，計數(shù)器，數(shù)據(jù)選擇器，七段顯示譯碼，3-8線譯碼器構(gòu)成一個4位LED數(shù)碼顯示動態(tài)掃描控制電路。其中4位計數(shù)器用74161，數(shù)據(jù)選擇器用74153，七段顯示譯碼器部分采用AHDL硬件描述語言設(shè) 計。

（5）正點報時電路模塊，該模塊采用與門和數(shù)據(jù)選擇器74153構(gòu)成（6）脈沖按鍵消抖動處理模塊，采用D觸發(fā)器實現(xiàn)消抖動，從而能夠比較精確地設(shè)定時間。

3.2設(shè)計及工作原理分析(1)分頻模塊

要輸出8級頻率差為10倍的分頻電路，可采用十進制計數(shù)器級聯(lián)實現(xiàn)。集成十進制計數(shù)器的類型很多，比較常用的有74160、74162、74190、74192和7490等。這里采用7490來實現(xiàn)分頻，7490是二-五-十進制加計數(shù)器，片上有一個二進制計數(shù)器和一個異步五進制計數(shù)器。

QA是二進制加計數(shù)器的輸出，QB、QC、QD是五進制加計數(shù)器的輸出，位序從告到低依次為D，C，B。該分頻器一共用到7片7490，初始信號輸入到第一片7490的CLKB端口，QD輸出端連接到CLKA端，作為輸入，從QA引出1MHz的output端口，并引線到第二片7490的CLKB端口，依此類推，直到第七片7490連接完成（如附圖所示）。每片7490相當于一個五進制計數(shù)器和一個二進制計數(shù)器級聯(lián)實現(xiàn)了十進制加計數(shù)，從而實現(xiàn)分頻。

分頻模塊圖如圖所示

分頻模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖所示

OUTPUT10MHz7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinstQAQBQCQDOUTPUT1MHzoscINPUTVCCCOUNTER7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinst2QAQBQCQDOUTPUT100KHzCOUNTER7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinst3QAQBQCQDOUTPUT10KHzCOUNTER7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinst4QAQBQCQDOUTPUT1KHzCOUNTER7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinst5QAQBQCQDOUTPUT100HzCOUNTER7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinst6QAQBQCQDOUTPUT10HzCOUNTER7490SET9ASET9BCLRACLRBCLKACLKBinst8QAQBQCQDOUTPUT1HzCOUNTER 進制計數(shù)器模塊

采用兩片74161級聯(lián)，如圖，下面一片74161做成十進制的，初始脈沖從CLK輸入，ENT和ＥＮＰ都接高電平，而QD與QA用作為與非門的兩個輸入，與非門輸出分別連接到自身的LDN端與上面一片74161的CLK端；上面一片74161的QC和QA端作為與非門的兩個輸入通過輸出連接到自身的LDN,ENT 和ENP接高電平。下面一片實現(xiàn)從0000到1001即0~9十個狀態(tài)碼的計數(shù)，當下面一片為1001狀態(tài)時，自身的LDN為低電平，此時QD，QC，QB，QA的狀態(tài)恢復(fù)到0000，即從0開始從新計數(shù)，而上面一片74161的CLK電平改變，上面一片74161開始計數(shù)為0001，實現(xiàn)從0000~到0101即0到5六個狀態(tài)碼的計數(shù)，當上面一片狀態(tài)為0101時，LDN為低電平，此時計數(shù)器為0000。這樣子通過兩片74161就實現(xiàn)了一個六十進制計數(shù)器。

下圖為六十進制計數(shù)器模塊的示意圖 由六十進制計數(shù)模塊構(gòu)成的秒分計數(shù)如下圖，下面那塊六十進制技術(shù)模塊表示為妙，上面那塊六十進制計數(shù)模塊表示為分。當妙計數(shù)模塊的狀態(tài)為0101 1001時，向分計數(shù)模塊進位，即通過74153M的輸入C1，此時74153M輸出接到分計數(shù)模塊的輸入端，通過74153M作為選擇器，實現(xiàn)進位控制。

(3)24進制計數(shù)器模塊

采用兩片74161級聯(lián)，如圖，下面一片74161做成十進制的，初始脈沖從CLK輸入，ENT和ＥＮＰ都接高電平，而QD與QA用作為與非門的兩個輸入分別連接到自身的LDN端與上面一片74161的CLK端；上面一片74161的QB非門的一個輸入通過輸出連接到自身的LDN,ENT 和ENP接高電平，并且上面74161的QB端和下面一塊74161的QC端通過與非門輸出接到兩片74161的清零端CLRN。下面一片實現(xiàn)從0000到1001即0~9十個狀態(tài)碼的計數(shù)，當下面一片為1001狀態(tài)時，自身的LDN為低電平，此時QD，QC，QB，QA的狀態(tài)恢復(fù)到0000，即從0開始從新計數(shù)，而上面一片74161的CLK電平改變，上面一片74161開始計數(shù)為0001，實現(xiàn)從0000~到0010即0到2三個狀態(tài)碼的計數(shù)，當上面一片狀態(tài)為0010即2時，下面一片狀態(tài)為0100即4時，兩塊74161的CLRN為低電平，此時兩塊74161的狀態(tài)都為0000，即實現(xiàn)了23時過后顯示00時。這樣子通過兩片74161就實現(xiàn)了一個24進制計數(shù)器。

下圖為24進制計數(shù)器模塊示意圖

由二十四進制計數(shù)模塊構(gòu)成的時計數(shù)模塊如圖，下面那塊六十進制技術(shù)模塊表示為分，上面那塊24進制計數(shù)模塊表示為時。當分計數(shù)模塊的狀態(tài)為0101 1001時，向時計數(shù)模塊進位，即通過74153M的輸入C1，此時74153M輸出接到時計數(shù)模塊的輸入端，通過74153M作為選擇器，實現(xiàn)進位控制。

二十四進制計數(shù)模塊構(gòu)成的時計數(shù)模塊

(4)4位顯示譯碼模塊

由分頻器，計數(shù)器，數(shù)據(jù)選擇器，七段顯示譯碼，3-8線譯碼器構(gòu)成一個4位LED數(shù)碼顯示動態(tài)掃描控制電路。

4位計數(shù)器由74161構(gòu)成。如下圖所示

（74161構(gòu)成的4位計數(shù)器）

數(shù)據(jù)選擇器采用兩片74153 和一片74153M 兩片74153實現(xiàn)連在一起實現(xiàn)對四個數(shù)字的選擇，而一片74153M實現(xiàn)對小數(shù)點的選擇。

如下圖所示

（74153M構(gòu)成的數(shù)據(jù)選擇器）

（兩片74153構(gòu)成的數(shù)據(jù)選擇器）

七段顯示譯碼器部分采用AHDL硬件描述語言設(shè)計，語句如下： subdesign

ymq（data_in[3..0]

:input;

a,b,c,d,e,f,g

:output;)begin table data_in[3..0]

=>a,b,c,d,e,f,g;b“0000”

=>1,1,1,1,1,1,0;b“0001”

=>0,1,1,0,0,0,0;b“0010”

=>1,1,0,1,1,0,1;b“0011”

=>1,1,1,1,0,0,1;b“0100”

=>0,1,1,0,0,1,1;b“0101”

=>1,0,1,1,0,1,1;b“0110”

=>0,0,1,1,1,1,1;b“0111”

=>1,1,1,0,0,0,0;b“1000”

=>1,1,1,1,1,1,1;b“1001”

=>1,1,1,0,0,1,1;b“1010”

=>1,1,1,0,1,1,1;b“1011”

=>0,0,1,1,1,1,1;b“1100”

=>1,0,0,0,1,1,0;b“1101”

=>0,1,1,1,1,0,1;b“1110”

=>1,0,0,1,1,1,1;b“1111”

=>1,0,0,0,1,1,1;end table;end;

整個四位顯示譯碼模塊如圖所示

ymqdd[3..0]74153AB1GN1C01C11C21C32GN2C02C12C22C3inst4data_in[3..0]abcdefOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTabcdefgA1B1C1D1A2INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCC1Y2Ydd3dd2ginst1B2C2D2MULTIPLEXER74153AB1GN1C01C11C21C32GN2C02C12C22C3oscOPdd1dd0INPUTVCC7416110MHz1MHz100KHz10KHz1KHz100Hz10Hz1HzLDNABCDENTENPCLRNA3B3C3D3A4B4INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCosc1Y2YC4D4INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCQAQBQCQDRCOOUTPUTOUTPUTDe1De2inst5MULTIPLEXERinstinst7CLKCOUNTERGND74153MGNdq1INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCC0C1C2C3BAinst11YOUTPUTdq2dq3dpVCCdq4

(5)正點報時電路模塊

該模塊采用與門和數(shù)據(jù)選擇器74153構(gòu)成，如下圖所示。

7個輸入端口的與門控制A，當時間在59分51s，53s，55s，57s，59s的時候，A為高電平1，當秒的個位數(shù)為9時，B為高電平1，A為1，B為0時，輸出C1低頻率信號，A為1，B為1時輸出C3高頻率信號，實現(xiàn)整點的不同頻率的報時電路。

（整點報時電路模塊）

(6)脈沖按鍵消抖動處理模塊

采用D觸發(fā)器實現(xiàn)消抖動，從而能夠精確地設(shè)定時間。校正狀態(tài)為5HZ的校正脈沖，分頻器輸出的10HZ通過T觸發(fā)器得到5HZ的校正脈沖。

如圖

（脈沖按鍵消抖動處理模塊）

（通過T觸發(fā)器得到的5HZ校正脈沖）

第四章

電路的組構(gòu)與調(diào)試

4.1遇到的主要問題

（1）在用74161做二十四進制計數(shù)器時，沒有深入考慮，打算采用第一片六進制，第二片四進制級聯(lián)而成，結(jié)果出現(xiàn)問題。

（2）時、分調(diào)整按鍵沒有安裝消抖動裝置。（3）在設(shè)置簡易數(shù)字鐘的分時，時計數(shù)器也會進。4.2現(xiàn)象記錄及原因分析

（1）雖然也能夠計數(shù)實現(xiàn)二十四進制，但是不能與七段顯示譯碼器配合使用，不能顯示直觀的數(shù)值，這樣給用戶帶來不便。

（2）在下載調(diào)試的時候，我要進行時分調(diào)整，但是有時按一下子脈沖鍵會進兩個數(shù)值，這樣子給時分的設(shè)置帶來了麻煩，原因是按鍵沒有采用消抖動裝置。

（3）在調(diào)試的時候，打算通過按鍵調(diào)整分，但是發(fā)現(xiàn)時計數(shù)器也會進位，這就不符合要求了，原因是調(diào)整分時，各計數(shù)器都按正常狀況在計數(shù)，所以會按正常情況產(chǎn)生進位。

4.3解決措施及效果

（1）仍然采用兩片74161，第一片可以從0~9，第二片只能從0~2，而且當?shù)诙瑸?的時候，第一片到4的話就都清零復(fù)位，這樣不僅實現(xiàn)了二十四進制計數(shù)器，而且能與七段顯示譯碼器配合使用，直觀的顯示數(shù)字。

（2）在脈沖控制按鍵上加上了D觸發(fā)器，這樣子可以達到消抖動的效果。（3）加上選擇器，把兩路信號分開，當調(diào)整分的時候，不對時計數(shù)器產(chǎn)生進位，這樣子就不會產(chǎn)生十進位了，解決了這個問題。

4.4功能的測試方法、步驟，記錄的數(shù)據(jù)

（1）簡易數(shù)字鐘的測試，將電路圖連好后，分析與綜合，仿真，編譯，下載到儀器上，表示秒的小數(shù)點按1Hz，占空比50%跳動，分從0~59計數(shù)，分過了59后，向時計數(shù)器進1。

（2）整點點報時功能的測試，到了整點，即59分51s，53s，55s，57s時蜂鳴器低頻率間斷性鳴響，59分59秒時，蜂鳴器高頻率鳴響一次。

（3）時、分調(diào)整功能的測試，按分調(diào)整鍵，分按一定的頻率逐次加一，但是時顯示不變；按時調(diào)整鍵，時按一定的頻率逐次加一，但是分顯示不變。

第五章

結(jié)束語

5.1對設(shè)計題目的結(jié)論性意見及進一步改進的意向說明

簡易數(shù)字鐘的設(shè)計中，主要運用了分頻器，六十進制計數(shù)器，二十四進制計數(shù)器，動態(tài)掃描顯示電路，選擇器，按鍵消抖以及門電路等數(shù)字電路方面的知識?？梢栽诤喴讛?shù)字鐘的基礎(chǔ)上加上24小時和12小時轉(zhuǎn)換功能，秒表功能，鬧鐘功能，這樣更能滿足人們的使用需求。

5.2總結(jié)設(shè)計的收獲與體會

簡易數(shù)字鐘的設(shè)計及實驗當中，我堅持了下來，上學期的數(shù)電我學的并不好，而且對軟件應(yīng)用的接受能力不強，剛開始的時候做的很慢，看到別人都做好了，心里比較著急，于是，我找出了數(shù)電課本，復(fù)習所涉及的知識點，并練習所學軟件，終于有了進步，可以更上同學們的進度，但數(shù)字鐘的設(shè)計一直困擾我，看到別人拓展功能都做好了，自己基本的都還沒做好，心里很急。在設(shè)計的過程中，碰到了很多的困難，遇到了很多問題，不斷地思考與嘗試，以及向同學和老師請教，但還是沒能完全設(shè)計好，以后有時間還得多去實驗室嘗試，爭取做好一些拓展功能。通過這次設(shè)計，對上學期學習的數(shù)字電路的相關(guān)知識得到了復(fù)習和鞏固，也查閱了一些相關(guān)的資料，也加深了我對數(shù)字電路應(yīng)用的理解，總之這次的電子技術(shù)課程設(shè)計受益匪淺。

參考文獻：

《基于FPGA的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計》

西安電子科技大學出版社 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》

電子工業(yè)出版社

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗及應(yīng)用》人民郵電出版社

附圖

1.分頻模塊

（分頻器仿真波形）

下圖為分頻器線路圖

OUTP10MH7490SSCCCCinsoscINPUVCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUTP1MHzCOUNTE7490SSCCCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUNTEOUTP100KHinsCt7490SSCCCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUNTEOUTP10KHinsCt7490SSCCCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUNTEOUTP1KHzinsCt7490SSCCCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUNTOUTP100HinsCt7490SSCCCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUNTEOUTP10HzinsCt7490SSCCCCEELLLLT9AT9BQARAQBRBQCKAQDKBOUNTEOUTP1Hz

insCt 2.60進制計數(shù)器模塊

（60進制計數(shù)器仿真波形）

3.24進制計數(shù)器模塊

（24進制計數(shù)器仿真波形）

4.4位顯示譯碼模塊

七段顯示譯碼器模塊

七段顯示譯碼器部分采用AHDL硬件描述語言設(shè)計，語句如下： subdesign

ymq（data_in[3..0]

:input;

a,b,c,d,e,f,g

:output;)begin table data_in[3..0]

=>a,b,c,d,e,f,g;b“0000”

=>1,1,1,1,1,1,0;b“0001”

=>0,1,1,0,0,0,0;b“0010”

=>1,1,0,1,1,0,1;b“0011”

=>1,1,1,1,0,0,1;b“0100”

=>0,1,1,0,0,1,1;b“0101”

=>1,0,1,1,0,1,1;b“0110”

=>0,0,1,1,1,1,1;b“0111”

=>1,1,1,0,0,0,0;b“1000”

=>1,1,1,1,1,1,1;b“1001”

=>1,1,1,0,0,1,1;b“1010”

=>1,1,1,0,1,1,1;b“1011”

=>0,0,1,1,1,1,1;b“1100”

=>1,0,0,0,1,1,0;b“1101”

=>0,1,1,1,1,0,1;b“1110”

=>1,0,0,1,1,1,1;b“1111”

=>1,0,0,0,1,1,1;end table;end;

整個4位顯示譯碼模塊

ymqdd[3..0]data_in[3..0]abcdefdd3dd2inst1gOUTPUTOUTPUTOUTPUT74153AB1GN1C01C11C21C32GN2C02C12C22C3inst4abcOUTPUTOUTPUTOUTPUTOUTPUTdefgA1B1C1D1A2B2C2D2INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCC1Y2YMULTIPLEXER74153AB1GN1C01C11C21C32GN2C02C12C22C3inst5oscOPdd1dd0INPUTVCC7416110MHz1MHz100KHz10KHz1KHz100Hz10Hz1HzLDNABCDENTENPCLRNA3B3C3D3A4B4C4D4INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCosc1Y2YQAQBQCQDRCOOUTPUTDe1OUTPUTDe2MULTIPLEXERinstCLKinst7COUNTERGNDVCC74153MGNdq1INPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCC0C1C2C3BAinst11YOUTPUTdq2dq3dq4dp

（四位顯示譯碼模塊）

第二篇：數(shù)電數(shù)字鐘課程設(shè)計報告

題目：多功能數(shù)碼種的設(shè)計

一、設(shè)計目的

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。

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序電路。

因此，我們此次設(shè)計數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.三、原理框圖

1．數(shù)字鐘的構(gòu)成

數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。

（a）數(shù)字鐘組成框圖

2．晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(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。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ＴＴＬ門電路構(gòu)成；另一類是通過ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。如圖（b）所示，由ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實現(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高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準確。

（b）CMOS 晶體振蕩器（仿真電路）

3．時間記數(shù)電路 一般采用10進制計數(shù)器如74HC290、74HC390等來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。本次設(shè)計中選擇74HC390。由其內(nèi)部邏輯框圖可知，其為雙2-5-10異步計數(shù)器，并每一計數(shù)器均有一個異步清零端（高電平有效）。

秒個位計數(shù)單元為１０進制計數(shù)器，無需進制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒效）與１ＨZ秒輸入信號相連，Ｑ３可作為向上的進位信號與十位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

秒十位計數(shù)單元為６進制計數(shù)器，需要進制轉(zhuǎn)換。將１０進制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進制計數(shù)器的電路連接方法如圖 ２.４所示，其中Ｑ２可作為向上的進位信號與分個位的計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

十進制-六進制轉(zhuǎn)換電路

分個位和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同，只不過分個位計數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進位信號應(yīng)與時個位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時個位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個位計數(shù)單元相同，但是要求，整個時計數(shù)單元應(yīng)為１２進制計數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個位和十位計數(shù)單元合并為一個整體才能進行１２進制轉(zhuǎn)換。利用１片７４ＨＣ３９０實現(xiàn)１２進制計數(shù)功能的電路如圖（d）所示。

（d）十二進制電路

另外，圖（d）所示電路中，尚余－２進制計數(shù)單元，正好可作為分頻器２ＨZ輸出信號轉(zhuǎn)化為１ＨZ信號之用。

4．譯碼驅(qū)動及顯示單元電路

選擇ＣＤ４５１１作為顯示譯碼電路；選擇ＬＥＤ數(shù)碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進來的二進制信號翻譯成十進制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。

計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計并以8421BCD碼的形式輸送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來。

5．校時電路

數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門實現(xiàn)的時或分校時電路，In1端與低位的進位信號相連；In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產(chǎn)生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當開關(guān)打向下時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當開關(guān)打向上時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態(tài)。

實際使用時，因為電路開關(guān)存在抖動問題，所以一般會接一個RS觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動電路，所以整個較時電路就如圖（f）。

（f）帶有消抖電路的校正電路

6．整點報時電路

電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。

當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的QＣ和QＡ、個位的QＤ和QＡ及秒計數(shù)器十位的QＣ和QＡ相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。

報時電路可選74HC30來構(gòu)成。74HC30為8輸入與非門。

四、元器件

4．共陰八段數(shù)碼管6個

5．網(wǎng)絡(luò)線2米/人

6．CD4511集成塊6塊

7．CD4060集成塊1塊

8．74HC390集成塊3塊

9．74HC51集成塊1塊

10．74HC00集成塊4塊

11．74HC30集成塊1塊

12．10MΩ電阻5個

13．500Ω電阻14個

14．30p電容2個 15．32.768k時鐘晶體1個

16．蜂鳴器10個

五、各功能塊電路圖

數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，可以由許多中小規(guī)模集成電路組成，所以可以分成許多獨立的電路。

（一）六進制電路

由74HC390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖一。

（二）十進制電路

由74HC390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖二。

（三）六十進制電路

由兩個數(shù)碼管、兩4511、一個74HC390與一個7400芯片組成，電路如圖三。

（四）雙六十進制電路

由2個六十進制連接而成，把分個位的輸入信號與秒十位的Qc相連，使其產(chǎn)生進位，電路圖如圖四。

（五）時間計數(shù)電路

由1個十二進制電路、2個六十進制電路組成，因上面已有一個雙六十電路，只要把它與十二進制電路相連即可，詳細電路見圖五。

（六）校正電路

由74CH51D、74HC00D與電阻組成，校正電路有分校正和時校正兩部分，電路如圖六。

（七）晶體振蕩電路

由晶體與2個30pF電容、1個4060、一個10兆的電阻組成，芯片3腳輸出2Hz的方波信號，電路如圖七。

（八）整點報時電路

由74HC30D和蜂鳴器組成，當時間在59:50到59:59時，蜂鳴報時，電路如圖八

第三篇：數(shù)電課程設(shè)計報告——數(shù)字鐘

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

設(shè)計題目： 數(shù)字鐘 班級學號：092022226

二〇一一年十二月

數(shù)字鐘的設(shè)計

數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過了機械鐘表。鐘表的數(shù)字化在提高報時精度的同時，也大大擴展了它的功能，諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。

一、設(shè)計目的

1.掌握數(shù)字鐘的設(shè)計方法。2.熟悉集成電路的使用方法。

二、設(shè)計任務(wù)與要求

時鐘顯示功能，能夠以十進制顯示“時”、“分”、“秒”。其中時為24進制，分秒為60進制。

三、設(shè)計思路、芯片選擇及單元電路功能簡介 1.設(shè)計思路：

數(shù)字鐘的設(shè)計可以分為4個單元電路來設(shè)計，分別為1Hz脈沖產(chǎn)生電路、數(shù)碼管顯示電路、60進制計數(shù)器電路、24進制計數(shù)器電路這四個單元電路。2.芯片的選擇：

BCD——七段譯碼器74LS47

十進制可逆計數(shù)器74192

555定時器

集成與門芯片74LS11 3.單元電路功能簡介： ①、1Hz脈沖產(chǎn)生電路：

該單元電路是用由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生的1HZ方波的電路，其中考慮

到電路的“延時”效應(yīng)，該電路產(chǎn)生的方波的頻率并不是標準的1HZ方波，而是頻率稍大于1Hz的方波。它是為整個電路提供時鐘源的，它的輸出脈沖提供給秒單元電路的低位計數(shù)芯片。

②、數(shù)碼管顯示電路：

該單元電路是用來顯示一位數(shù)字的電路，它由一塊數(shù)碼管和一塊數(shù)碼管驅(qū)動芯片組成，它的輸入信號由計數(shù)器提供。

③、60進制計數(shù)器電路：

該單元電路由兩片74LS192可逆計數(shù)器芯片、一個三輸入與非門和一個非門構(gòu)成的60進制計數(shù)器電路，它是為秒顯示和分顯示電路提供驅(qū)動信號的單元電路

④、24進制計數(shù)器電路：

該單元電路是由兩片74LS192可逆計數(shù)器芯片和一個與門構(gòu)成的24進制計數(shù)器電路，它的低位脈沖信號由分鐘計數(shù)器單元電路的進位信號提供，它為小時顯示電路提供驅(qū)動信號。

四、總電路圖

五、仿真效果

本次課程設(shè)計使用proteus軟件進行仿真，在進行仿真時應(yīng)注意以下幾點： 1.在接通電源之前，應(yīng)保持開關(guān)SW1斷開且SW2閉合，如下圖所示：

2.接通電源后應(yīng)先斷開開關(guān)SW2，保持開關(guān)SW1斷開狀態(tài)不變，如下圖所示： 3.在做完第二步之后，應(yīng)保持開關(guān)SW2斷開狀態(tài)不變，閉合開關(guān)SW1，如下圖所示：

在執(zhí)行完以上三步之后，就是仿真的正確結(jié)果了，如下圖所示：

否則，將會產(chǎn)生以下錯誤的仿真效果：

六、總結(jié)

通過這次課程設(shè)計，我對數(shù)字電子技術(shù)的理論知識的理解更加深刻，對時序電路的設(shè)計步驟也更加熟悉，熟悉了仿真軟件proteus的應(yīng)用。在本次設(shè)計中，我還發(fā)現(xiàn)了一點問題，就是理論和實際并不是完全符合的。比如對于74LS192可逆計數(shù)器芯片來說，他本是十進制計數(shù)器，若用它構(gòu)成六進制計數(shù)器，按照理論知識，只需要將它的輸出端Q1和Q2端通過一個與門后反饋到清零端CR即可。但在實際應(yīng)用中，按照理論上的接法并不能實現(xiàn)六進制，而是需要將他的Q0端取反后再與Q1和Q2相與反饋到清零端CR，才能實現(xiàn)六進制計數(shù)。另外，秒鐘單元電路向分鐘單元電路提供脈沖的進位信號不能直接加到分鐘單元電路的脈沖端口上，而是需要經(jīng)過一個非門后再加到分鐘單元電路的脈沖輸入端上。同時，還要給這部分進位電路并聯(lián)一個開關(guān)（詳見總電路圖），且在接通電源之前應(yīng)保持該開關(guān)的閉合狀態(tài)，接通電源后應(yīng)先斷開該開關(guān)，然后再接通脈沖單元電路，否則將不能保證整個電路的零狀態(tài)。

此外，本次課程設(shè)計比較倉促，只是完成了設(shè)計的基本功能，其拓展功能沒有精力去深究，等到以后有時間再逐步完善該電路的拓展功能。由于時間短暫和本人能力有限，本電路的設(shè)計可能存在一定問題和缺陷，如有發(fā)現(xiàn)希望老師能夠給予批評指正。

七、元器件清單

1.七段數(shù)碼管：6塊 2.74LS192可逆計數(shù)器：6片 3.555定時器：1片

4.74LS47 BCD——七段譯碼器：6片 5.74LS11三—3輸入與門：1片 6.非門：3塊 7.2輸入與門：1塊 8.開關(guān)：2個

9.電阻：10M 1個，46.25M 1個 10.電容：0.01uF

2個

參考書

⑴《現(xiàn)代電子學及應(yīng)用》，童詩白、徐振英編，高等教育出版社，1994年

⑵《電子系統(tǒng)設(shè)計》，何小艇等編，浙江大學出版社，2000年

⑶《集成電子基礎(chǔ)教程》，鄭家龍、王小海、章安元編，高教出版社，2002年5月

⑷《電子技術(shù)課程設(shè)計指導》 彭介華編，高等教育出版社，1997年10月

⑸《數(shù)字電子技術(shù)》童詩白編著高等教育出版社

2001年

第四篇：數(shù)電課程設(shè)計__數(shù)字鐘

2007 /2008 學年 第 二 學期

課程所屬部門： 工程基礎(chǔ)實驗與訓練中心 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)B

考試方式： 閉卷 使用班級： 自動化061、自動化062、數(shù)控061、數(shù)控062

一、填空題（本題10空 ,每空2分,共20分）

1、將八進制數(shù)（561）O化成十進制數(shù)、十六進制數(shù)、二進制數(shù) 和8421BCD碼數(shù)。

2、通過使能端的控制可以使TS與非門的輸出實現(xiàn) 邏輯功能或 狀態(tài)。

3、時序邏輯電路按照其觸發(fā)器是否有統(tǒng)一的時鐘控制分為

時序電路和 時序電路。

4、寄存器按照功能不同可分為兩類： 寄存器和 寄存器。

二、化簡題（本題3小題，每題3分，共9分）

1、用公式法將

化簡為最簡與或式。

2、用圖形法將或式。

化簡為最簡與

3、用圖形法將為最簡與或式。

三、判斷題（本題共5小題，每小題2分，共10分）

判斷下列各TTL型門電路是否正確（輸出邏輯關(guān)系、參數(shù)選擇、電路接法），正確的打√，錯誤的打×。

化簡

四、分析題（本題共3小題，共38分）

1、試寫出下列邏輯電路的邏輯函數(shù)表達式。（6分）

2、試列出圖（a）、圖（b）所示電路的的輸入信號波形和時鐘波形，畫出始狀態(tài)為0。（12分）、的表達式，并對應(yīng)下面所示端的波形，設(shè)、的初

3、分析下圖所示電路：

（1）列出該電路的驅(qū)動方程，狀態(tài)方程和輸出方程；（2）列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表；（3）畫出電路的狀態(tài)圖和時序圖；

（4）請說明：該電路是同步還是異步時序電路？（20分）

五、設(shè)計題（本題共3小題，共23分）

1、某導彈發(fā)射場有正、副指揮各一名，操作員二名，導彈發(fā)射的控制是在正、副指揮同時按下發(fā)射控制電鈕和二名操作員當中的任一名按下發(fā)射控制電鈕時，導彈發(fā)射，試根據(jù)以上的邏輯關(guān)系列真值表，寫出最簡與或表達式。（5分）

2、分別畫出用下列方法實現(xiàn)邏輯函數(shù)可為原變量或反變量）。（10分）

（1）用最少的與非門實現(xiàn)；

（2）用圖示3線—8線譯碼器和適當?shù)拈T電路實現(xiàn)。的邏輯圖（輸入信號

3、某集成4位二進制計數(shù)器的功能表及邏輯符號如下，試畫出用置數(shù)法將其構(gòu)成59進制計數(shù)器（從00000011開始計數(shù)）的電路圖（寫出數(shù)制轉(zhuǎn)換的表達式）。（8分）

第五篇：數(shù)電課程設(shè)計 數(shù)字鐘電路設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

目錄

一、設(shè)計目的........................................................................................2

二、設(shè)計要求和設(shè)計指標....................................................................2（1）基本功能..................................................................................2（2）擴展功能..................................................................................2

三、設(shè)計內(nèi)容........................................................................................2 3.1數(shù)字鐘電路工作原理...................................................................2 3.2總體設(shè)計.......................................................................................3 3.2.1原理框圖：.........................................................................3 3.2.2主要儀器及元器件.............................................................4 3.2.3系統(tǒng)模塊設(shè)計.....................................................................4 3.3仿真結(jié)果.......................................................................................7 3.3.1電路連接.............................................................................7 3.3.2仿真截圖.............................................................................8

四、本設(shè)計改進及建議........................................................................9

五、總結(jié)....................................................................................................9

六、參考文獻..........................................................................................10 1

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

一、設(shè)計目的

（1）掌握多功能數(shù)字鐘的工作原理。

（2）掌握基本邏輯門電路、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、觸發(fā)器、計數(shù)器、鎖存器、555定時器等常用數(shù)字電路的綜合設(shè)計方法。（3）熟悉用Proteus軟件進行數(shù)字電路仿真設(shè)計的方法。（4）了解用Altium Designer軟件進行PCB設(shè)計的方法。

（5）熟悉復(fù)雜數(shù)字電路的安裝、測試方法，提高實驗技能，增強工程實踐能力。

二、設(shè)計要求和設(shè)計指標

（1）基本功能

具有“秒”“分”“時”計時和顯示功能。小時按24小時計時制計時。校時功能，能夠?qū)Α胺帧焙汀皶r”進行調(diào)整。（2）擴展功能

具有整點報時功能，在59min51s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報時信號，在59min59s時發(fā)出1kHz的高音報時信號，聲響時間持續(xù)1s。鬧鐘功能，鬧時信號持續(xù)1min。

三、設(shè)計內(nèi)容

3.1數(shù)字鐘電路工作原理

電子數(shù)字鐘的，通過計時精度很高的石英晶振，采用相應(yīng)進制的計數(shù)器，轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)，經(jīng)過譯碼和顯示電路準確地將時間“時”“分”“秒”用數(shù)字的方式顯示出來。

1.晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

字鐘的走時準確及穩(wěn)定。2.分頻器電路

分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。3.時間計數(shù)器電路

時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。4.譯碼驅(qū)動電路

譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，譯碼電路及驅(qū)動電路由74LS248電路完成。5.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)計提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。

3.2總體設(shè)計

3.2.1原理框圖：如圖1

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

圖1：數(shù)字鐘設(shè)計原理

3.2.2主要儀器及元器件

用到的元件有：7SEG-BCD、74HC30、74LS08、74LS90、555、BUTTON、CAP、CELL、LED-RED、RES等。3.2.3系統(tǒng)模塊設(shè)計

（1）秒信號發(fā)生電路

根據(jù)計時的精度確定石英晶振的頻率，采用32768HZ的石英晶體振蕩器通過15次的分頻來獲得秒脈沖的信號，作為計時的基本單位。選CD4060作為秒脈沖發(fā)生電路的主要器件，它是14級的二進制計數(shù)器/分頻器/振蕩器。如圖2，C1，C2，晶振，R4，CD4060等器件構(gòu)成32768HZ振蕩器。3腳輸出14分頻信號，圖中的R4是反饋電阻，可使內(nèi)部的非門電阻工作在線性放大區(qū)，C2是微調(diào)電容，可改變振蕩頻率，以保證精確度。從3腳輸出的為32768的第14級二分頻，即為2HZ，經(jīng)74LS74（D觸發(fā)器）再作二分頻，從而得到秒脈沖（1HZ信號）為止。

（2）“時”“分”“秒”計數(shù)器電路“秒”、“分”、“時”計數(shù)器電路采用雙BCD同步加法計數(shù)器CD4518，由圖2得到的秒脈沖送圖3a秒計數(shù)器，由此完成60秒計數(shù)功能。由74LS08的3腳輸出信號即為60秒的進位時脈沖。

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圖中，QA1、QB1、QC1、QD1為秒個位上十進制顯示的二進制BCD碼，QA1、QB2、QC2、QD2為秒十位上6進制BCD碼，當十位要顯示十進制6時即0110，QB2、QC2位均為1，利用此條件，經(jīng)74LS08（四二輸入與門）內(nèi)部與門輸出為1即高電平，給15腳，高電平使CD4518一組十位上的計數(shù)輸出全部為0并向前輸出一高電平，其他時候為低電平，此脈沖即為分脈沖的輸入信號。CD4518 15腳和2腳分別為清零端，當它為高電平時，QD～QA=0為低電平，執(zhí)行計數(shù)功能，其脈沖輸入有2個方式，從2腳10腳輸入時，為下降沿計數(shù)，此時9腳1腳接低電平才有效，否則不能計數(shù)，計數(shù)脈沖信號從9腳1腳輸入時，從脈沖的上升沿開始計數(shù)，此時，2腳10腳應(yīng)高電平才有效，否則不能計數(shù)。

分計數(shù)器與秒計數(shù)器完全相同。不同之處在于輸出的脈沖不同，前者是1HZ，這里是1/60 HZ。圖略。

時計數(shù)器為24進制計數(shù)，基本電路與分秒計數(shù)器相同。不同的是找出24進制的復(fù)位脈沖即顯示24時個位及十位共8個輸出端全部清零。十位為0010（顯示2）時，個位為0100（顯示4）時全部清零即00點。選十位的QB=1和個位的QC=1，通過與門74LS08給CD4518的15腳與7腳為高電平，使輸出QA～QD全為0從而實現(xiàn)24進制，此進位

脈沖即為一天的計數(shù)脈沖，此設(shè)計中未使用。時計數(shù)器電路如圖4：

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(3)譯碼顯示電路設(shè)計 由計數(shù)器得到的4位二進制碼的必須通過譯碼后轉(zhuǎn)為人民習慣的數(shù)字顯示。如12：54：30的二進制碼為00010010：01010100：00110000。譯碼之后再驅(qū)動7段數(shù)碼管顯示時、分、秒。譯碼電路及驅(qū)動電路由74LS248電路完成。

見圖5：

74LS248既作譯碼又是LED的驅(qū)動電路。13.12.11.10.9.15.14 輸出分別推動數(shù)碼管的a.b.c d.e.f.g.字段。74LS248的7、1、2、6 腳分別輸出4 位二進制BCD碼。根據(jù)計數(shù)器的輸出狀態(tài)由74LS248譯碼后再驅(qū)動LED直觀顯示出來。LED是共陰的。在LED 的第3或8腳串接一個電阻?？梢愿淖僉ED 的亮度。

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(4)校時電路的設(shè)計

當出現(xiàn)時間誤差時，可利用秒脈沖來進行校對，具體方法是通過校時開關(guān)將秒脈沖直接輸入到分計數(shù)器和時計數(shù)器。利用微動開關(guān)進行校對。如圖6所示：

校對工作過程，校對時，將開關(guān)撥到校對位置。此時秒計數(shù)器無脈沖輸入停止計數(shù)。接下微動開關(guān)S1時。脈沖輸入到74LS32的10腳。內(nèi)部為二輸入或門電路。⑨腳輸入的是分脈沖，因秒計數(shù)器停止，分計數(shù)器也停止（不停也可以），分脈沖用秒脈沖替代。分計數(shù)器由1分計數(shù)脈沖變?yōu)?秒計數(shù)脈沖，加快了調(diào)整速度。同理，按下S2開關(guān)后，小時輸入脈沖就以1秒脈沖代替，快速改變小時的顯示，達到校時目的。當時間調(diào)到與標準時間相同時將開關(guān)撥到正常位置，計時又開始。

3.3仿真結(jié)果

3.3.1電路連接如圖7所示

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D1LED-RED+5v8U574HC30+5v1234U10141CKACKBQ0Q1Q2Q31298116U4:B5474LS083174LS08U4:A22367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS90U3U9141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U7141CKACKBQ0Q1Q2Q***2Q0Q1Q2Q3129811CKACKB2367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9021U8:A74LS08U2U63141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U4:C108911U4:D131274LS082367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9074LS088U1QDC37R2500k23%RVCC4RV11kC150.01u2CVR1GNDTRTH6250k1555C21.428577u

圖7 仿真電路

3.3.2仿真截圖

（1）仿真后的截圖如下：

圖8 仿真后截圖

（2）仿真后的波形圖如下：

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圖9 仿真波形圖

四、本設(shè)計改進及建議

1.用示波器檢測集成電路多諧振蕩器的輸出信號波形和頻率，振蕩器輸出頻率應(yīng)為32768HZ。

2.將頻率為32768Hz的信號送入分頻器，并用示波器檢查各級分頻器的輸出頻率是否符合設(shè)計要求。

3.將1秒信號分別送入“時”、“分”、“秒”計數(shù)器，用顯示器檢查計數(shù)器的工作情況，看計數(shù)器是否按設(shè)計的進制計數(shù)。4.觀察校時電路的功能是否滿足校時要求。

5.當分頻器和計數(shù)器正常工作后，將各級的電路相連，觀察數(shù)字鐘能否準確正常工作。

五、總結(jié) 在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中,更進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.在連接六進制,十進制,六十進制的進位及十二進制的接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯時便能準確地找出錯誤所在并及時糾正了.在設(shè)計電路中,往往是先仿真后連接實物圖,但有時候仿真和電路連接并不是完全一致的。在設(shè)計電路的連接圖中出錯的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯 9

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誤所引起的.接線的時候一定要細心,不要接錯

對自己的設(shè)計圖要仔細考慮，是否可行，尤其是進位輸出，著重看看進位的CP脈沖是否正確。

在連接校正電路的過程中,出現(xiàn)時和分都能正常校正時,但秒?yún)s受到影響,特別時一較分鐘的時候秒亂跳,而不校時的時候,秒從40跳到59,然后又跳回40,分和秒之間無進位,電路在時,分,秒進位過程中能正常顯示,故可排除芯片和連線的接觸不良的問題.經(jīng)檢查,校正電路的連線沒有錯誤,后用萬用表的直流電壓檔帶電檢測秒十位的QA,QB,QC和QD腳,發(fā)現(xiàn)QA腳時有電壓時而無電壓,再檢測秒到分和分到時的進位端,發(fā)現(xiàn)是由于秒到分的進位未拔掉所至.在ＥＷＢ軟件中得到繪制出原理圖。每一部分電路完成后就對其進行功能檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)問題進行改正。擴展電路是在主體電路的基礎(chǔ)上加上一部分功能實現(xiàn)電路，以實現(xiàn)定時、整點報時等功能。并附帶原理闡述。

通過這次課程設(shè)計學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，也學會了常用繪圖軟件及仿真軟件的應(yīng)用。

所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解，才會有收獲。

六、參考文獻

（1）數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計指導書 2011年11月（2）閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.北京 清華大學出版社