第一篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì)論文(數(shù)字鐘)

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

數(shù)電課程設(shè)計(jì)---數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

[摘要]數(shù)字鐘原理是由晶體管振蕩器電路產(chǎn)生多諧震蕩，經(jīng)過(guò)分頻器分頻后輸出穩(wěn)定的秒脈沖，作為時(shí)間基準(zhǔn)。秒計(jì)數(shù)器滿60向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器滿60向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器以24為一個(gè)周期，并實(shí)現(xiàn)了小時(shí)高位具有零熄滅的功能。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送到顯示器，可在相應(yīng)位置正確顯示時(shí)、分、秒。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差或者調(diào)整時(shí)間時(shí)可以用校時(shí)電路進(jìn)行時(shí)、分的調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)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)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了機(jī)械鐘表

[關(guān)鍵詞]數(shù)字時(shí)鐘、分頻器、譯碼器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)

一.設(shè)計(jì)目的

1)2)3)4)5)6)

掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)原理

熟悉集成電路的引腳安排，及掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。

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(cè)試方法。進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力。

二．設(shè)計(jì)要求

1.基本要求如下：

1)時(shí)鐘顯示功能，能夠十進(jìn)制顯示“時(shí)”、“分”、“秒”。2)小時(shí)高位具有零熄滅功能。3)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。

4)具有快速校準(zhǔn)時(shí)間的功能。2.提高要求

1)校時(shí)時(shí)相應(yīng)位閃爍。2)能夠設(shè)置多個(gè)起鬧點(diǎn)。3.設(shè)計(jì)指標(biāo)

3)畫(huà)出電路原理圖(或仿真電路圖);4)元器件及參數(shù)選擇;5)電路仿真與調(diào)試;6)PCB文件生成與打印輸出.4.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.1)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度，每天計(jì)時(shí)誤差不超過(guò)1s。2)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)計(jì)時(shí)功能。

3)蜂鳴器在59分50秒開(kāi)始報(bào)時(shí)，并持續(xù)響10秒 4)快速校準(zhǔn)時(shí)間的功能。

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

三．設(shè)計(jì)原理

1.1 總體框圖設(shè)計(jì)

1.總體原理說(shuō)明

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.上圖所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖.數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖所示。它由頻率為32.768khz的晶體振蕩器構(gòu)成的振蕩電路、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。晶體振蕩器構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。

2.各個(gè)部分電路原理 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。

四．功能模塊設(shè)計(jì)

1.校時(shí)模塊

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

1)方案一：

采用開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。

圖：開(kāi)關(guān)校時(shí)電路

如上圖所示，通過(guò)開(kāi)關(guān)的閉、合產(chǎn)生的高低電平，給計(jì)數(shù)器一個(gè)上升沿，調(diào)整時(shí)間的顯示，實(shí)現(xiàn)校時(shí)的功能。

2)方案二：

下一級(jí)的進(jìn)位信號(hào)不直接加到上一級(jí)的脈沖輸入端，而是通過(guò)一個(gè)三態(tài)門來(lái)控制其是否接入到上一級(jí)的脈沖輸入端。校時(shí)信號(hào)也是通過(guò)一個(gè)三態(tài)門然后再接到計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端。然后通過(guò)譯碼器構(gòu)成的數(shù)據(jù)選擇器選擇對(duì)哪一個(gè)進(jìn)行校時(shí)。這樣可以避免將兩線直接接到計(jì)數(shù)器脈沖輸入端對(duì)下一級(jí)的產(chǎn)生強(qiáng)行置數(shù)的現(xiàn)象。

3)方案論證

方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。但是只能從低位向高位逐步調(diào)整，以避免低位調(diào)整對(duì)高位的影響，靈活性差。方案二結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。但是可以方便地對(duì)任意位校準(zhǔn)時(shí)間，靈活性高。

考慮到實(shí)際生活中，時(shí)鐘一旦調(diào)整之后就很少會(huì)再次調(diào)整，為了降低成本，降低電路復(fù)雜度，采用方案一。

2.計(jì)時(shí)模塊

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。

1）分秒產(chǎn)生電路

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

圖

a.上圖部分是秒個(gè)位的進(jìn)位與清零電路。

b.分個(gè)位、分十位的進(jìn)位與清零電路與秒個(gè)位、秒十位的電路原理類似。

3.LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)

LED數(shù)碼顯示器是1種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：

（1）共陽(yáng)極接法。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不點(diǎn)亮。

（2）共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陽(yáng)極端輸入高電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

4.時(shí)高位零熄滅功能實(shí)現(xiàn)

如下圖所示，當(dāng)時(shí)十位輸出0（即0000）時(shí)，當(dāng)時(shí)十位輸出大于0時(shí)，通過(guò)或門輸出高電平，使其正常工作，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)高位零熄滅功能。

5.報(bào)時(shí)模塊

/ 9

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

1.1.1 譯碼顯示模塊

如下圖，將分頻器產(chǎn)生的輸出信號(hào)通過(guò)74LS48譯碼器，驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管，顯示數(shù)字。

圖3-13 譯碼器與數(shù)碼管

第四部分 2

2.1 總結(jié)

開(kāi)始時(shí)候我打算用555來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，原因是方便且用的芯片較少，但后來(lái)拿到原件后換成晶振了。雖然有些麻煩，但還是在面包板上把振蕩電路搭出來(lái)了。在開(kāi)始調(diào)試工程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如秒和分鐘的個(gè)位進(jìn)位變成了逢8進(jìn)1而不是十進(jìn)一，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題在EWB仿真過(guò)程中竟然就已存在了，而由于疏忽在仿真初期并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題。而經(jīng)過(guò)研究元件原理后，問(wèn)題的原因在于90和160的時(shí)鐘信號(hào)一個(gè)是上升

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

沿有效，而另一個(gè)是下降沿有效。最終的解決方案是把輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)與非門再輸出，從而有效的將脈沖信號(hào)取反，從而解決問(wèn)題。

通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我經(jīng)歷了一個(gè)實(shí)用的電路從設(shè)計(jì)，到EWB仿真，到選擇元件，安裝，調(diào)試等一系列過(guò)程。感覺(jué)自己進(jìn)步了不少，知道了很多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，比如說(shuō)對(duì)于不知道的芯片，可以去網(wǎng)上下載它的datasheet，了解它的功能。

我覺(jué)得布線是我們這個(gè)作品的一個(gè)缺陷之一，由于之前發(fā)的導(dǎo)線用完了，而臨時(shí)借不到同樣的導(dǎo)線，我們就用了細(xì)導(dǎo)線，其缺陷是這種線軟不容易固定，也就導(dǎo)致了后來(lái)的排線有些混亂，有礙了美觀，但不影響電路正常工作。

另外仿真軟件的選擇也存在問(wèn)題。開(kāi)始我是使用Multisim 11.0 進(jìn)行仿真，但發(fā)現(xiàn)在74LS48與8端口數(shù)碼管連接時(shí)候，不管怎么設(shè)置數(shù)碼管就是不工作，但同樣的圖在EWB中卻可以正常使用。而EWB在我操作系統(tǒng)VISTA中存在兼容性問(wèn)題，如打不開(kāi)元件介紹、元件庫(kù)缺乏部分芯片資料等等，但這次卻只能使用EWB，也是無(wú)奈之舉。

對(duì)于對(duì)課程設(shè)計(jì)的建議，使用面包板進(jìn)行電路設(shè)計(jì)有利也有弊，連接電路時(shí)候可能比焊接電路板方便一些，并且連錯(cuò)的電路修改起來(lái)也很方便，但實(shí)際生產(chǎn)中都是做電路板然后焊接的，面包板連接電路跟實(shí)際還是有點(diǎn)差距的。用面包板較焊接電路板來(lái)說(shuō)節(jié)約了一些時(shí)間，但其實(shí)焊接板用途更廣，更方便，比如面包板在設(shè)計(jì)二維復(fù)雜電路時(shí)候會(huì)非常麻煩，很浪費(fèi)空間，但焊接的電路板不存在這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)更為自由。我們經(jīng)過(guò)了電工實(shí)習(xí)，對(duì)焊接電路也有了一定的心得，如果能再鍛煉一下效果會(huì)更好。最后感謝老師的耐心指導(dǎo)，學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐的熱心幫助。

1)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 元器件清單

74LS00集成塊2塊。74LS30集成塊1塊。74LS32集成塊1塊。74LS48集成塊6塊。74LS90集成塊2塊。74LS160集成塊4塊。CD4060集成塊1塊。74HC74 集成塊1塊。22MΩ電阻5個(gè)。22p電容2個(gè)。

32.768k時(shí)鐘晶體1個(gè)。共陰八段數(shù)碼管6個(gè)。蜂鳴器1個(gè)。開(kāi)關(guān)4個(gè) 面包板1塊。導(dǎo)線若干。

2)使用的儀器、工具

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

? ? ? ? ?

3)示波器。萬(wàn)用表。5V電源。鑷子1把。尖嘴鉗2把。

原理圖

4)作品照片圖

阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華

第二篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì)__數(shù)字鐘

2007 /2008 學(xué)年 第 二 學(xué)期

課程所屬部門： 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)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(jí)： 自動(dòng)化061、自動(dòng)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(jìn)制數(shù)（561）O化成十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù) 和8421BCD碼數(shù)。

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

3、時(shí)序邏輯電路按照其觸發(fā)器是否有統(tǒng)一的時(shí)鐘控制分為

時(shí)序電路和 時(shí)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(jiǎn)題（本題3小題，每題3分，共9分）

1、用公式法將

化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)與或式。

2、用圖形法將或式。

化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)與

3、用圖形法將為最簡(jiǎn)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(cuò)誤的打×。

化簡(jiǎn)

四、分析題（本題共3小題，共38分）

1、試寫(xiě)出下列邏輯電路的邏輯函數(shù)表達(dá)式。（6分）

2、試列出圖（a）、圖（b）所示電路的的輸入信號(hào)波形和時(shí)鐘波形，畫(huà)出始狀態(tài)為0。（12分）、的表達(dá)式，并對(duì)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(dòng)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(huà)出電路的狀態(tài)圖和時(shí)序圖；

（4）請(qǐng)說(shuō)明：該電路是同步還是異步時(shí)序電路？（20分）

五、設(shè)計(jì)題（本題共3小題，共23分）

1、某導(dǎo)彈發(fā)射場(chǎng)有正、副指揮各一名，操作員二名，導(dǎo)彈發(fā)射的控制是在正、副指揮同時(shí)按下發(fā)射控制電鈕和二名操作員當(dāng)中的任一名按下發(fā)射控制電鈕時(shí)，導(dǎo)彈發(fā)射，試根據(jù)以上的邏輯關(guān)系列真值表，寫(xiě)出最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。（5分）

2、分別畫(huà)出用下列方法實(shí)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(shí)現(xiàn)；

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

3、某集成4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能表及邏輯符號(hào)如下，試畫(huà)出用置數(shù)法將其構(gòu)成59進(jìn)制計(jì)數(shù)器（從00000011開(kāi)始計(jì)數(shù)）的電路圖（寫(xiě)出數(shù)制轉(zhuǎn)換的表達(dá)式）。（8分）

第三篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì) 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

目錄

一、設(shè)計(jì)目的........................................................................................2

二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)....................................................................2（1）基本功能..................................................................................2（2）擴(kuò)展功能..................................................................................2

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容........................................................................................2 3.1數(shù)字鐘電路工作原理...................................................................2 3.2總體設(shè)計(jì).......................................................................................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(jì).....................................................................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(jì)改進(jìn)及建議........................................................................9

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

六、參考文獻(xiàn)..........................................................................................10 1

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

一、設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器、鎖存器、555定時(shí)器等常用數(shù)字電路的綜合設(shè)計(jì)方法。（3）熟悉用Proteus軟件進(jìn)行數(shù)字電路仿真設(shè)計(jì)的方法。（4）了解用Altium Designer軟件進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的方法。

（5）熟悉復(fù)雜數(shù)字電路的安裝、測(cè)試方法，提高實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力。

二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

（1）基本功能

具有“秒”“分”“時(shí)”計(jì)時(shí)和顯示功能。小時(shí)按24小時(shí)計(jì)時(shí)制計(jì)時(shí)。校時(shí)功能，能夠?qū)Α胺帧焙汀皶r(shí)”進(jìn)行調(diào)整。（2）擴(kuò)展功能

具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，在59min51s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報(bào)時(shí)信號(hào)，在59min59s時(shí)發(fā)出1kHz的高音報(bào)時(shí)信號(hào)，聲響時(shí)間持續(xù)1s。鬧鐘功能，鬧時(shí)信號(hào)持續(xù)1min。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1數(shù)字鐘電路工作原理

電子數(shù)字鐘的，通過(guò)計(jì)時(shí)精度很高的石英晶振，采用相應(yīng)進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)過(guò)譯碼和顯示電路準(zhǔn)確地將時(shí)間“時(shí)”“分”“秒”用數(shù)字的方式顯示出來(lái)。

1.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)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

字鐘的走時(shí)準(zhǔn)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(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。3.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24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4.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)，譯碼電路及驅(qū)動(dòng)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(jì)提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。

3.2總體設(shè)計(jì)

3.2.1原理框圖：如圖1

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

圖1：數(shù)字鐘設(shè)計(jì)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(jì)

（1）秒信號(hào)發(fā)生電路

根據(jù)計(jì)時(shí)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(guò)15次的分頻來(lái)獲得秒脈沖的信號(hào)，作為計(jì)時(shí)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(jí)的二進(jìn)制計(jì)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(hào)，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(jí)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(hào)）為止。

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

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

圖中，QA1、QB1、QC1、QD1為秒個(gè)位上十進(jìn)制顯示的二進(jìn)制BCD碼，QA1、QB2、QC2、QD2為秒十位上6進(jìn)制BCD碼，當(dāng)十位要顯示十進(jìn)制6時(shí)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(jì)數(shù)輸出全部為0并向前輸出一高電平，其他時(shí)候?yàn)榈碗娖?，此脈沖即為分脈沖的輸入信號(hào)。CD4518 15腳和2腳分別為清零端，當(dāng)它為高電平時(shí)，QD～QA=0為低電平，執(zhí)行計(jì)數(shù)功能，其脈沖輸入有2個(gè)方式，從2腳10腳輸入時(shí)，為下降沿計(jì)數(shù)，此時(shí)9腳1腳接低電平才有效，否則不能計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)從9腳1腳輸入時(shí)，從脈沖的上升沿開(kāi)始計(jì)數(shù)，此時(shí)，2腳10腳應(yīng)高電平才有效，否則不能計(jì)數(shù)。

分計(jì)數(shù)器與秒計(jì)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(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)，基本電路與分秒計(jì)數(shù)器相同。不同的是找出24進(jìn)制的復(fù)位脈沖即顯示24時(shí)個(gè)位及十位共8個(gè)輸出端全部清零。十位為0010（顯示2）時(shí)，個(gè)位為0100（顯示4）時(shí)全部清零即00點(diǎn)。選十位的QB=1和個(gè)位的QC=1，通過(guò)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(shí)現(xiàn)24進(jìn)制，此進(jìn)位

脈沖即為一天的計(jì)數(shù)脈沖，此設(shè)計(jì)中未使用。時(shí)計(jì)數(shù)器電路如圖4：

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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

見(jiàn)圖5：

74LS248既作譯碼又是LED的驅(qū)動(dòng)電路。13.12.11.10.9.15.14 輸出分別推動(dòng)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(jìn)制BCD碼。根據(jù)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)由74LS248譯碼后再驅(qū)動(dòng)LED直觀顯示出來(lái)。LED是共陰的。在LED 的第3或8腳串接一個(gè)電阻?？梢愿淖僉ED 的亮度。

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

(4)校時(shí)電路的設(shè)計(jì)

當(dāng)出現(xiàn)時(shí)間誤差時(shí)，可利用秒脈沖來(lái)進(jìn)行校對(duì)，具體方法是通過(guò)校時(shí)開(kāi)關(guān)將秒脈沖直接輸入到分計(jì)數(shù)器和時(shí)計(jì)數(shù)器。利用微動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行校對(duì)。如圖6所示：

校對(duì)工作過(guò)程，校對(duì)時(shí)，將開(kāi)關(guān)撥到校對(duì)位置。此時(shí)秒計(jì)數(shù)器無(wú)脈沖輸入停止計(jì)數(shù)。接下微動(dòng)開(kāi)關(guān)S1時(shí)。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(jì)數(shù)器停止，分計(jì)數(shù)器也停止（不停也可以），分脈沖用秒脈沖替代。分計(jì)數(shù)器由1分計(jì)數(shù)脈沖變?yōu)?秒計(jì)數(shù)脈沖，加快了調(diào)整速度。同理，按下S2開(kāi)關(guān)后，小時(shí)輸入脈沖就以1秒脈沖代替，快速改變小時(shí)的顯示，達(dá)到校時(shí)目的。當(dāng)時(shí)間調(diào)到與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相同時(shí)將開(kāi)關(guān)撥到正常位置，計(jì)時(shí)又開(kāi)始。

3.3仿真結(jié)果

3.3.1電路連接如圖7所示

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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：

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

圖9 仿真波形圖

四、本設(shè)計(jì)改進(jìn)及建議

1.用示波器檢測(cè)集成電路多諧振蕩器的輸出信號(hào)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(hào)送入分頻器，并用示波器檢查各級(jí)分頻器的輸出頻率是否符合設(shè)計(jì)要求。

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

5.當(dāng)分頻器和計(jì)數(shù)器正常工作后，將各級(jí)的電路相連，觀察數(shù)字鐘能否準(zhǔn)確正常工作。

五、總結(jié) 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。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) 9

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

誤所引起的.接線的時(shí)候一定要細(xì)心,不要接錯(cuò)

對(duì)自己的設(shè)計(jì)圖要仔細(xì)考慮，是否可行，尤其是進(jìn)位輸出，著重看看進(jìn)位的CP脈沖是否正確。

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ＥＷＢ軟件中得到繪制出原理圖。每一部分電路完成后就對(duì)其進(jìn)行功能檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行改正。擴(kuò)展電路是在主體電路的基礎(chǔ)上加上一部分功能實(shí)現(xiàn)電路，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)、整點(diǎn)報(bào)時(shí)等功能。并附帶原理闡述。

通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，也學(xué)會(huì)了常用繪圖軟件及仿真軟件的應(yīng)用。

所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解，才會(huì)有收獲。

六、參考文獻(xiàn)

（1）數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 2011年11月（2）閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.北京 清華大學(xué)出版社

第四篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì)-電子數(shù)字鐘

題目：數(shù)字電子鐘 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

班 級(jí):

2016年 12月26日

第 1 頁(yè) 目錄

1、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求**********************************************第3頁(yè)

2、元器件清單及主要器件介紹****************************************第4頁(yè)

3、原理設(shè)計(jì)和功能描述***********************************************第7頁(yè)

4、數(shù)字電子鐘的實(shí)現(xiàn)*************************************************第10頁(yè)

5、總結(jié)與心得體會(huì)******************************************************第11頁(yè)

第 2 頁(yè) 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求

1.1 數(shù)字鐘簡(jiǎn)介

20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高、產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚纳钊沼闷?。廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。

本次設(shè)計(jì)就用數(shù)字集成電路和一些簡(jiǎn)單的邏輯門電路來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式電子鐘，使其完成時(shí)間及星期的顯示功能。多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。具有時(shí)間顯示、走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 設(shè)計(jì)要求

1.設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒”（23小時(shí)59分59秒）顯示，且有校時(shí)功能的電子鐘。2.整點(diǎn)報(bào)時(shí)。在59分59秒時(shí)輸出信號(hào)，音頻持續(xù)1s，在結(jié)束時(shí)刻為整點(diǎn)。

元器件清單及主要器件介紹

第 3 頁(yè) 2.1 元器件清單（1）74LS00（1片）（2）74LS20（1片）（3）74LS161（6片）

（4）共陽(yáng)七段數(shù)碼顯示器（6片）（5）74LS248（6片）（6）555(1片)（7）開(kāi)關(guān)(3片)（8）電阻、晶振、電容、導(dǎo)線、錫絲等（若干）

2.2 主要元器件引腳排列及邏輯功能

1.共陽(yáng)七段顯示器

發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過(guò)七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)。

LED數(shù)碼管中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：

（1）共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽(yáng)極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)中使用的LED顯示器為共陰極接法

（2）共陽(yáng)極接法：把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接＋ 第 4 頁(yè) 5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。

注： 課設(shè)中使用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管。2.74LS161芯片介紹

74LS161是十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（異步清除）。其管腳圖及邏輯

功能引腳圖：

Qcc進(jìn)位輸出端 CR 清零 Q1-Q3 輸出端 CP 脈沖 D0-D3 數(shù)據(jù)輸入

3.譯碼器（74LS247）

74LS247各引腳功能說(shuō)明如下圖：6、2、1、7腳為譯碼輸入（即編碼輸出）；9—15為

第 5 頁(yè) 譯碼輸出；

8、16腳為電源正負(fù)極。

74LS247譯碼器功能表

原理設(shè)計(jì)和功能描述

第 6 頁(yè)

3.1數(shù)字計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)思想

要想構(gòu)成數(shù)字鐘，首先應(yīng)選擇一個(gè)脈沖源——能自動(dòng)地產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖信號(hào)。而脈沖源產(chǎn)生的脈沖信號(hào)地頻率較高，因此，需要進(jìn)行分頻，使得高頻脈沖信號(hào)變成適合于計(jì)時(shí)的低頻脈沖信號(hào)，即“秒脈沖信號(hào)”（頻率為1Hz）。經(jīng)過(guò)分頻器輸出的秒脈沖信號(hào)到計(jì)數(shù)器中進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于計(jì)時(shí)的規(guī)律是：60秒=1分，60分=1小時(shí)，24小時(shí)=1天，就需要分別設(shè)計(jì)60進(jìn)制，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。各計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)經(jīng)譯碼器、驅(qū)動(dòng)器到數(shù)字顯示器，是“時(shí)”、“分”、“秒”得以數(shù)字顯示出來(lái)。

3.2數(shù)字電子鐘總體框架圖

（一）計(jì)數(shù)器

秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)6級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)?！懊搿薄胺帧庇?jì)數(shù)器為六十進(jìn)制，小時(shí)為二十四進(jìn)制。

（1）六十進(jìn)制計(jì)數(shù)

由分頻器來(lái)的秒脈沖信號(hào)，首先送到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達(dá)到60秒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，所以，選用一片555組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。其中，“秒”十位是六進(jìn)制，“秒”個(gè)位是十進(jìn)制。

第 7 頁(yè)（2）二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)

“12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)器是按照“01——02——03——??——22——23——00——01——02——??”規(guī)律計(jì)數(shù)的，這與日常生活中的計(jì)時(shí)規(guī)律相同。在此實(shí)驗(yàn)中，它是由一片555構(gòu)造成的同步二十四計(jì)數(shù)器，利用異步清零端實(shí)現(xiàn)起從23——00的翻轉(zhuǎn)，其中“24”為過(guò)渡狀態(tài)不顯示。其中，“時(shí)”十位是3進(jìn)制，“時(shí)”個(gè)位是十進(jìn)制。

（二）顯示器

本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來(lái)顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽(yáng)極顯示器或共陰極顯示器。74LS247譯碼器對(duì)應(yīng)的顯示器是共陽(yáng)極顯示器。

3.2 數(shù)字電子鐘原理圖

3.5PCB圖

第 8 頁(yè)

3.5數(shù)字電子鐘的組裝與調(diào)試

由圖3-1中所示的數(shù)字中系統(tǒng)組成框圖按照信號(hào)的流向分級(jí)安裝，逐級(jí)級(jí)聯(lián)。這里的每一級(jí)是指組成數(shù)字中的各個(gè)功能電路。

級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)時(shí)序配合不同步，或劍鋒脈沖干擾，引起的邏輯混亂，可以增加多級(jí)邏輯門來(lái)延時(shí)。如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能是由于電源電流的跳變引起的，可在集成電路器件的電源端Vcc加退藕濾波電容。通常用幾十微法的大電容與0.01μF的小電容相并聯(lián)。

數(shù)字電子鐘的實(shí)現(xiàn)

第 9 頁(yè)

PCB板正面

PCB板背面

第 10 頁(yè)

總結(jié)與心得體會(huì)

此次課程設(shè)計(jì)，我們?nèi)齻€(gè)人分工合作，努力把課程設(shè)計(jì)做好，在完成數(shù)字時(shí)鐘的基本功能的前提下，不斷完善它的外觀、課程設(shè)計(jì)的費(fèi)用等其他外部問(wèn)題。堅(jiān)持做好課程設(shè)計(jì)的每一步。

剛開(kāi)始的PCB的制作是由楊宜諺負(fù)責(zé)具體實(shí)施部分，萬(wàn)梓杰負(fù)責(zé)的是各種器件的購(gòu)買，我則負(fù)責(zé)報(bào)告的撰寫(xiě)。每個(gè)人都有相應(yīng)的任務(wù)，負(fù)責(zé)的部分都需要付出巨大的努力才能得到相應(yīng)的收獲。在此我們明白了團(tuán)結(jié)合作的重要性。

具體的實(shí)施過(guò)程中我們也遇到了許多的困難。剛開(kāi)始的PCB制作，我們多次嘗試未果，總是出現(xiàn)各種問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室學(xué)長(zhǎng)同學(xué)等的幫助下，我們最終弄出來(lái)了。在實(shí)際制作板子的過(guò)程中我們也遇到了一個(gè)問(wèn)題。導(dǎo)致總是不能成功，我們幾個(gè)不斷想盡辦法，然而結(jié)果卻不是很理想，最終知道就是一個(gè)小小的錯(cuò)誤的時(shí)候，我們就知道了細(xì)節(jié)也是我們需要的極其注重的一個(gè)地方。一個(gè)數(shù)碼管是壞的。我們做課設(shè)的時(shí)候不僅要注重整體把握，同時(shí)也需要細(xì)節(jié)上的不錯(cuò)誤。

第 11 頁(yè)

第五篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì) 多功能數(shù)字鐘

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課題名稱：多功能數(shù)字鐘

學(xué)院：國(guó)際教育學(xué)院 專業(yè)：電子信息工程 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 老師:葛遠(yuǎn)香

時(shí)間：2016年6月28日

目 錄

一內(nèi)容摘要??????????????????? 1 二主要器件??????????????????? 1 三 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求???????????????? 1 四總設(shè)計(jì)原理?????????????????? 1 4-1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖??????????? 1 4-2主體電路的設(shè)計(jì)????????????????2 4-2-1 振蕩器?????????????????2 4-2-2 分頻器?????????????????3 4-2-3 時(shí)分秒計(jì)數(shù)器?????????????? 3 4-2-4 譯碼顯示電路?????????????? 4

五 芯片工作原理????????????????? 4 六總電路設(shè)計(jì)圖????????????????? 6 七 設(shè)計(jì)結(jié)果??????????????????? 7 八心得體會(huì)??????????????????? 7 九附錄????????????????????? 8

多功能數(shù)字鐘

一 內(nèi)容摘要: 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)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(shí)序電路。它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子時(shí)鐘功能這一項(xiàng)基本功能。

二主要器件：

NE555 74LS90 74LS92 74LS191 74LS74 74LS00 CD4511 5011AS 1片 5片 2片 1片 1片 4片 4片

4個(gè)(共陰LED數(shù)碼管）

電阻2.2kΩ×1，5.1kΩ×1，47kΩ×1 電容 0.1μF×1，0.01μF×1

三設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：

基本功能

以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，為節(jié)省器件，其中秒的個(gè)位用發(fā)光二極管指示，小時(shí)的十位亦用發(fā)光二極管指示，燈亮為“1”，燈滅為“0”。小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”。要求手動(dòng)快速校時(shí)、校分或慢校時(shí)、慢校分。

四 總設(shè)計(jì)原理：

1.數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖

如圖S1-1所示，數(shù)字鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分所組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展電路。

時(shí)顯示器主體電路分顯示器分譯碼器分計(jì)數(shù)器校時(shí)電路秒顯示器秒譯碼器秒計(jì)數(shù)器定時(shí)控制仿電臺(tái)報(bào)時(shí)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)擴(kuò)展電路時(shí)譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器觸摸整點(diǎn)報(bào)時(shí)1S振 蕩 器分 頻 器

圖S1-1 多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖

2.主體電路的設(shè)計(jì)

主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設(shè)計(jì)這些電路或選擇部件時(shí)，盡量選擇同類型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或都采用CMOS集成電路。整個(gè)系統(tǒng)所用的器件種類應(yīng)盡可能少。下面介紹各功能部件或電路的設(shè)計(jì)。

（1）振蕩器

振蕩器是數(shù)字鐘的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，所以通常選用石英晶體來(lái)構(gòu)成振蕩器電路。一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)的精度就越高，但耗電量將增大。如果精度要求不高可以采用由集成邏輯門與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器或集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。這里選用555構(gòu)成的多諧振蕩器，設(shè)振蕩器頻率f0=10^3Hz，電路參數(shù)如圖S1-2所示，其中10KΩ電位器RP可微調(diào)振蕩器的輸出頻率f0。

555多諧振蕩器的工作波形如圖S1-3所示：

圖S1-3 555多諧振蕩器波形圖

圖S1-2 555振蕩器

（2）分頻器

分頻器的主要功能是：產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。選用中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74LS90可以完成上述功能。如圖S1-4所示，將3片74LS90進(jìn)行級(jí)聯(lián)，因每片為1/10分頻器，3片級(jí)聯(lián)正好獲得1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。由74LS90的功能表可得，當(dāng)它接成BCD十進(jìn)制計(jì)時(shí)器時(shí)，QA的輸出是輸入脈沖CP的2分頻，所以第1片74LS90的QA輸出脈沖的頻率為500Hz。

圖S1-4 振蕩器與分頻器電路

（3）時(shí)分秒計(jì)數(shù)器

分和秒計(jì)數(shù)器都是模M=60的計(jì)數(shù)器，采用中規(guī)模集成電路十進(jìn)制計(jì)數(shù)器至少需要2片，因?yàn)?0

圖S1-5 分和秒六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)器運(yùn)行到12時(shí)59分59秒時(shí)，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí)，數(shù)字鐘應(yīng)自動(dòng)顯示01時(shí)00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計(jì)時(shí)規(guī)律。由此可見(jiàn)，時(shí)計(jì)數(shù)器的個(gè)位有0～9十個(gè)狀態(tài)，圖S1-6 “12翻1”的時(shí)計(jì)數(shù)器

十位只有0和1兩種狀態(tài)，因此，十位位可以采用僅有兩個(gè)狀態(tài)的集成觸發(fā)器，如雙D觸發(fā)器74LS74（只用其中一個(gè)D觸發(fā)器）。時(shí)的個(gè)位雖然只有0～9十個(gè)狀態(tài)，但其重復(fù)周期需要輸入13個(gè)時(shí)鐘脈沖，因而需要采用功能較靈活的4位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用74LS191。再將74LS74與74LS191通過(guò)控制門和反饋控制線進(jìn)行級(jí)聯(lián)，組成“12翻1”的小時(shí)計(jì)數(shù)器。如圖S1-6所示。

(4）譯碼顯示電路

譯碼顯示電路的作用是將時(shí)分秒計(jì)數(shù)器輸出的4位二進(jìn)制代碼翻譯并顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)的狀態(tài)，通常譯碼器與顯示器是配套使用的，如果選擇共陰發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器5011AS，則譯碼驅(qū)動(dòng)器應(yīng)選配CD4511。如圖S1-7所示。

圖S1-7 譯碼顯示電路

五 芯片工作原理：

1.1 74LS191為可預(yù)置的四位二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器，其管腳圖如圖所示：

RCO 進(jìn)位/借位輸出端 MAX/MIN 進(jìn)位/借位輸出端 CTEN 計(jì)數(shù)控制端 QA-QD計(jì)數(shù)輸出端 U/D計(jì)數(shù)控制端

CLK時(shí)鐘輸入端

LOAD異步并行置入端（低電平有效）。1.2 74LS191功能表：

2.1 74LS90功能：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（÷2 和÷5）

原理說(shuō)明：本電路是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長(zhǎng)度為除5的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復(fù)位和置9輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（十進(jìn)制），可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。74LS90可以獲得對(duì)稱的十分頻計(jì)數(shù)，辦法是將QD輸出接到A輸入端，并把輸入計(jì)數(shù)脈沖加到B輸入端，在QA輸出端處產(chǎn)生對(duì)稱的十分頻方波。2.2 74LS90功能表：

3.1 74LS92是十二分頻計(jì)數(shù)集成電路：

本電路是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器周期長(zhǎng)度為6的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。也有選通的零復(fù)位輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（十二進(jìn)制），可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。3.2 74LS92功能表：

4.1 CD4511七段碼譯碼器：

CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。4.2 CD4511功能表：

5.1 74LS74邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路: SD和RD接至基本RS觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng)SD=0且RD=1時(shí),不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會(huì)使Q=1，Q=0，即觸發(fā)器置1；當(dāng)SD=1且RD=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為0,SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們?cè)O(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作。5.2 74LS74功能表：

六 總設(shè)計(jì)電路圖：

六 實(shí)驗(yàn)六 心得數(shù)字鐘電路實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字顯示的廣泛用于個(gè)站,碼頭辦場(chǎng)所,成為活中不可少由于數(shù)字集展和石英晶廣泛應(yīng)用,的精度,運(yùn)鐘表,鐘表人們生產(chǎn)生大的方便，擴(kuò)展了鐘表功能。以數(shù)的。

結(jié)果： 體會(huì)：

是采用數(shù)字時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)裝置,人家庭,車公室等公共人們?nèi)粘Ｉ谋匦杵?成電路的發(fā)體振蕩器的使得數(shù)字鐘運(yùn)超過(guò)老式的數(shù)字化給活帶來(lái)了極而且大大地原先的報(bào)時(shí)字化為基礎(chǔ)因此，這次課程設(shè)計(jì)制作數(shù)字鐘，對(duì)我們來(lái)說(shuō)有著很現(xiàn)實(shí)的意義。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，也讓我對(duì)各種應(yīng)用電路有了更深刻的了解，同時(shí)也看到了自己存在很多不足之處。在不斷的選擇和調(diào)試過(guò)程中，我對(duì)元器件，設(shè)備儀器有了更實(shí)際性的了解體會(huì)，自己搞不懂的地方，首先在書(shū)本上找原理自己琢磨，如果還是找不出問(wèn)題所在，就和同學(xué)一起討論研究，最終找出了問(wèn)題所在。通過(guò)對(duì)電路的改進(jìn)，使得自己的設(shè)計(jì)更好。在與同學(xué)共同討論的同時(shí)，不但解決了自己的實(shí)際問(wèn)題，也鍛煉的相互協(xié)作的能力，并且切實(shí)體會(huì)到了合作的樂(lè)趣。

經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，將理論與實(shí)際相結(jié)合，把抽象的理論原理運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，讓我對(duì)理論有了更切實(shí)際的理解。不但學(xué)會(huì)了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也提高了自己實(shí)際動(dòng)手能力和解決困難的應(yīng)變力。更重要的時(shí)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多書(shū)本上學(xué)不到的東西，如何將所學(xué)知識(shí)付諸實(shí)踐，體會(huì)到了相互協(xié)作解決問(wèn)題在社會(huì)實(shí)踐中的重要性。

附錄

74LS90引腳圖 74LS92引腳圖

555引腳圖

CD4511引腳圖

74LS74引腳圖

74LS191引腳圖

74LS00

引腳圖

5011AS 共陰二極管