《真数电课设》word版.doc

湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称课程名称： 数字电子技术 题题 目目： 多功能数字钟 专业班级：电信 0902 学生姓名：刘炜毅 学号：28 指导老师： 李 朝 健 审 批： 任务书下达日期 2006 年 10 月 30 日星期一 设计完成日期 2006 年 11 月 10 日星期五 设计内容与设计要求 - 1 - 一设计内容： 1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时 间； 2、小时计时要求“24 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续脉冲输入的校 正。 4、整点报时：整点报时电路要求在每个整点前 鸣叫 5 次低音（500HZ）,整点时再鸣叫 1 次 高音（1000HZ） 。 5、其他功能（任选） 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； 主要设计条件 - 2 - 1提供调试用实验室； 2提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片； 说明书格式 1课程设计封面； 2任务书； 3说明书目录； 4设计总体思路，基本原理和框图（总电路图） ； 5单元电路设计（各单元电路图） ； 6安装、调试步骤； 7故障分析与电路改进； 8总结与体会； 9附录（元器件清单） ； 10 参考文献 11 课程设计成绩评分表 - 3 - 进 度 安 排 第一周星期一：课题内容介绍和查找资料； 星期二：总体电路设计和分电路设计； 星期三：电路仿真,修改方案 星期四：确定设计方案，拟订调试方案,画出 调试电路图,安装电路； 星期五：安装、调试电路； 第二周星期一二：安装、调试电路； 星期三：验收电路； 星期四五：写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午：带调试电路板及设计报告书进 行答辩； 整理实验室及其它事情。 参 考 文 献 1、 电子线路设计、实验、测试 （第二版） 华中理工大学出版社 谢自美 主编 2、 新型集成电路的应用-电子技术基础课程设 计 华中理工大学出版社 梁宗善 主编 - 4 - 目录目录 一、总体设计方案一、总体设计方案- 5 - 1.1 设计思路设计思路- 5 - 1.2 总体设计框图总体设计框图- 5 - 1.3 总电路图总电路图- 6 - 二、单元电路模块设计二、单元电路模块设计- 7 - 2.1 六十进制秒分电路模块六十进制秒分电路模块- 7 - 2.2 二十四进制时电路模块二十四进制时电路模块- 8 - 2.3 校时电路模块校时电路模块- 9 - 2.4 整点报时电路模块整点报时电路模块- 10 - 三、安装调试步骤三、安装调试步骤- 11 - - 5 - 四、故障分析与电路改进四、故障分析与电路改进- 11 - 五、总结与体会五、总结与体会- 12 - 六、附录（元器件清单）六、附录（元器件清单）- 12 - 七、参考文献七、参考文献- 13 - 一、总体设计方案一、总体设计方案 1.1 设计思路设计思路 利用实验室提供的 1HZ 脉冲，输入到六十进制的秒计数器，秒计数器 和分计数器是有一个个位十进制和十位六进制组成，当秒计数器的十位在 清零时也向分六十进制的计数器个位发一个脉冲使分计数器加 1，当分计 数器的十位在清零时也同时向二十四进制时和十二进制计数器的个位发一 个脉冲，使其加 1。将时，分，秒计数器的输出端接上显示器，最大显示 值为 23 小时 59 分 59 秒，再输入一个秒脉冲后，显示复零。利用校准电 路分别对时，分校准电路进行设计。而本电路的报时电路则利用秒个、十 位计数器的状态与分个、十位计数器的状态来完成在整点的报时。 - 6 - 1.2 总体设计框图总体设计框图 1.3 总电路图总电路图 显示器 显示器 显示器 24 进制计数 器 60 进制计数 器 60 进制计数 器 校时 校分 整点报时电路 1Hz 脉冲 - 7 - 二、单元电路模块设计二、单元电路模块设计 2.1 六十进制秒分电路模块六十进制秒分电路模块 - 8 - 图中，1 在秒电路中为输入的 1Hz 脉冲，在分电路中则为秒电路通过调 时电路向分电路输入的进位脉冲。 分、秒计数电路用 74LS160 构成的的 60 进制电路来实现，在此只对 60 进制电路加以分析。秒、分计数电路如上图所示，将两个计数器级联，接 成一百进制的计数器。在此基础上，借助计数器的清零的功能，将显示器 的 B、C 端经过一个与非门接至 CLR 非输入端。工作时，在第 60 个计数 脉冲作用后，计数器输出为 0110（十进制数 60） ，B、C 为 1 使与门输出 高电平。它作用在 U12 芯片的清零端（高电平有效） ，使计数器立即返回 到 0000 0000 状态。状态 0110 1010 仅在瞬间出现一下。这样就构成了 60 进制计数器。 - 9 - 2.2 二十四进制时电路模块二十四进制时电路模块 图中，1 为分电路通过调时电路模块向时电路提供的进位脉冲。原理同 六十进制一样，将两个计数器级联，接成一百进制的计数器。在此基础上， 借助计数器的清零的功能，将显示器 U8 的 B 端与显示器 U7 的 C 端经过一 个与非门分别接至计数器 U4 与 U3 的 CLR 非输入端。在第 24 个脉冲作用 之后，计数器输出为 0010 0100（十进制数 24） ，U8 的 B 端与 U7 的 C 端 为 1 使与门输出高电平，作用在 U4 与 U3 的清零端（高电平有效） ，使计 数器立即返回到 0000 0000 状态。这样就构成了 24 进制。 - 10 - 2.3 校时电路模块校时电路模块 图中，10 为秒电路模块向调时电路模块提供的进位脉冲，12 为调时电 路模块向分电路模块提供的进位脉冲。11 为分电路向调时电路模块提供 的进位脉冲，9 为调时电路模块向时电路模块提供的进位脉冲。 在刚开电源时时分秒可能为任意数值，所以需要调整，置开关为手动调 节档，分别对时分进行调节。原理是在 B 接通时屏蔽了秒十位进位脉冲， 此时分计数脉冲为输入的 1Hz 信号；A 接通时屏蔽了分十位进位脉冲， 此时时计数脉冲为 1Hz 信号，所以可以实现快速调节。 当开关打向上时，因为校正信号和 0 相与的输出为 0，而开关的另一端 接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时 状态；当开关打向下时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状 态，进位脉冲被屏蔽，进位信号始终为 0，按一下 C 开关既有一个高电平 输入，此时进位信号变为 1，0 变 1，由一上升脉冲，分（时）个位可进 一位，由此来实现校时。与非门可选 74LS00。因此实际使用时，须对开 关的状态进行消除抖动处理。 2.4 整点报时电路模块整点报时电路模块 - 11 - 如图，1 接输入 1Hz 秒脉冲，6、7 接分电路模块十位 QA,QC 的信号，8 接 分电路模块个位向十位的进位信号，5、4 接秒电路模块十位 QA,QC 的信 号，9 接秒个位向十位的进位信号，3 接秒个位的 QA，2、10 接蜂鸣器。 利用 2，4，6，8，0 信号以及芯片 74LS74 的延迟功能可实现整点报时功 能。 - 12 - 三、安装调试步骤三、安装调试步骤 1 检验实验台显示器是否可用。 2 检验各连接线是否有损坏。 3 将领来的元件合理分布并安装在实验台上。 4 将秒电路模块按照图纸接好。 5 输入 1Hz 脉冲，看秒电路模块是否正常运行。 6 接入分电路模块，将秒电路模块与分电路模块连接，看进制是否为 60 进制以及是否可以正常进位。 7 将时电路模块接入，并连接分电路模块与时电路模块，输入 102Hz 脉冲，看是否 24 进制运行正常以及是否正常进位。 8 将秒、分、时的连接线移除，接入调时模块，将开关 A、B 断开，看 是否正常进位。 9 将开关 A、B 均调至初始状态即均断开。然后开关 B 闭合，看进位脉 冲是否被屏蔽。调节开关 C，看是否能够调分。将开关 B 断开，A 闭合， 调节开关 C，看是否能够调时。若能调，则能实现调时功能，上述模块的 接线无问题。 10 接入整点报时电路模块，运行整个电路。看运行结果是否符合要求。 四、故障分析与电路改进四、故障分析与电路改进 这次接线过程总体来说没有遇上太大的问题，最主要的故障出现在接调 时模块上。现将接线过程中遇到的问题说明： 1 在接入调时模块的过程中，按照原本设计的电路来看，是需要接入 电容来防抖动的。但是在实际接线过程中，实验台上并没有提供电容。无 奈只好舍弃接入电容，只接了两个电阻，所以防抖动效果并不理想。但是 能够达到调时调分的要求。 2 在接入调时模块的过程中，发现不通过开关 C，仅需要开关 A、B 即可实现时、分电路的调节，但是与原设计稍有差距的是调时时不能屏蔽 进位信号。但是考虑到实验台开关有限，所以在实际接线过程中舍弃了 C 开关，直接通过调节开关 A、B 来实现校时功能。 3 在接入整点报时模块的过程中，有两次发现原本能够正常运行的 60 进制的分位突然变成了 40 进制，通过细致的排查发现，第一次是因为 芯片的问题，第二次则是在接线过程中误将需要接至个位的线接到了十位。 - 13 - 修改过后电路便能够正常运行并且能够实现所要求的功能了。 五、总结与体会五、总结与体会 通过这次多功能电子时钟的课程设计，让我对数电这门学科有了更为深 刻的了解和认识，并对这门学科产生了更为浓厚的兴趣。 课程设计的理论设计以及模拟是从领到任务书开始到星期四交元件清单 结束，在设计过程中我发现自己所掌握的知识少得可怜，有不少难关闯不 了，最后不得不通过网络强大的帮助来完成这次设计。这也时刻督促着我 向着自己能够独立设计出整个电路这个目标而努力。 接线过程则是从星期五上午领到自己组所需要的元件开始到星期一的下 午结束，在这四天的接线过程中遇到了一定数量的大大小小的困难，但是 在我跟另一位组员的细心排查之下发现绝大多数错误都是因为自己接线时 粗心大意所导致。这让我知道不管在今后的课程设计还是在将来的生活中 工作中，都要养成细心地好习惯。要尽量避免不必要的错误发生。 这次课程设计还要由衷感谢李朝健老师的耐心指导，李老师的指导让我 们少走了很多弯路。也要感谢我这个组的另外一个组员给我的帮助以及在 我气馁时给我的鼓舞。确实单凭个人是很难完成这次课程设计的。 总之，这次课程设计让我无论是从生活上还是从学业上都收获很大，我 希望今后能够多多参与这样的课程设计，再多学习，多掌握一些知识。 - 14 - 六、附录（元器件清单）六、附录（元器件清单） 七、参考文献七、参考文献 1 崔瑞雪，张增良 电子技术动手实践 北京航空航天出版社 2