数字电路仿真—数字钟,电子表.doc

课程设计(综合实验)报告( 2011 - 2012 年度 第 1 学期)名 称： 电子技术综合实验 题 目： 数字电子钟 院 系： 电气与电子工程学院班 级： 09实验电 学 号： 1091180214 学生姓名： 印海洋 指导教师： 刘向军 设计周数： 1周 成 绩： 日期： 2012年 1月 9日 课程 课程设计（综合实验）报告一、 课程设计(综合实验)的目的与要求1.1课程目的：综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节，既涉及到许多理论知识,（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能(安装、调试与测量技术)。通过学生独立进行某一课题的设计安装和调试来完成。因此它是对学生电子技术课程学习的综合性训练。 随着电子技术的迅速发展，电子电路的应用日益广泛，由电子电路组成的控制系统、测量系统、通信系统等电子技术产品已经深入到各个领域，电子电路的设计越来越显示出其实用性和重要性。1.2总体要求：（1）根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题；（2）根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表等相关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计所遇到的问题，培养独立分析、解决问题的能力；（3）进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则；（4）学会电子电路的安装和调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用”观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中的问题；（5）学会撰写课程设计总结报告；（6）通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，树立一定的生产观点、经济观点和全局观点，尤其是在设计过程中注重勤俭节约的作风的培养，力求设计过程中力争少损坏器件； （7）课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。 （8）上机实验中，在机房保持安静，爱护计算机，杜绝打游戏、聊天等一切与课程设计无关的事情。1.3本实验具体要求：（1）设计一个能直接显示时、分、秒的数字电子钟。小时可以为12进制，也可为24进制。 （2）设计校”时”、校”分”电路； （3） 设计24小时整点报时控制电路，要求从59分50秒开始，每2秒钟响一声，共响5次；每响一次声音持续0.5秒。 要求只在6:00-22:00之间整点报时，23:00-5:00之间整点不报时。（4） 设计任意几点几分可响铃的闹钟控制电路，可提前停止响铃；（5）根据规定的作息时间表，如右表所示，设计自动响铃控制电路（选作）。二、 设计（实验）正文1.设计中所需要的元件74ls00 两输入与非门74ls04 单输入非门74ls08 两输入与门74ls20 四输入与非门74ls11 三输入与门74ls160 十进制计数器74ls32 两输入或门4585dp 四输入比较器74ls10 三输入与非门 十进制液晶显示屏 单刀双投开关 脉冲电源 5v电源 分压电阻蜂鸣器，小灯泡若干，导线若干2.设计思路（1）时钟问题看似是六十进制计数问题，但完全可以用十进制来实现，首先生成最简单的只“走”时钟的数字钟电路，hh:mm:ss分别用1个74ls160控制，并分别连接一个数码显示管。除秒针各位为单独时钟信号外，其余5个时钟信号，均与其他信号有关，对于秒针，分针，时钟均采用异步清零的方式实现计数。（2）在此基础上加上正点报时功能，暂且不考虑某些时段不用报时。在59分50秒时报时，每2秒钟响一声。（3）在每个小时都报时的基础上修改报时输入，即修改蜂鸣器输入，由一端改为两端的与门。按照要求只在6:00-22:00之间整点报时，23:00-5:00之间整点不报时，把这一结果输入个与门的另一端。（4）在此基础上，添加调节时间的功能，即把原来时分的脉冲控制由一端改为两端，另一端为调节时间电路。（5）在此基础上，添加闹铃功能，对时分进行对比，用比较器完成，要求铃响一分钟，恰好，一分钟后比较数值自动改变，铃响自动关闭。（6）在此基础上，修改最初的脉冲电源，使用555或者晶振，使之更精确。（7）检查，并完善电路，添加单刀双投开关，修改变量名称，使电路更简明易懂。3.电路的工作原理作息时间表闹钟设置闹钟正点报时正点规则4.各部分电路的设计（1）计数器电路的设计74ls160，十进制异步清零。秒针个位给1hz脉冲电路，将rco取非后给秒十位的时钟，个位的清零端clr，置数端load端等均置1.秒针十位0110时清零，则将十位qc,qb,qa非，取与非后（用74ls11）送给十位的清零端。具体的如下： 分针，为60进制，分针个位的时钟来自秒针十位的清零端，具体电路如下： 时针，为24进制，仍用74ls160十进制异步清零来实现，时针个位脉冲来自分十位清零端，时针十位脉冲来自个位cro,但是使用00100100，个位十位同时清零，即将十位的qb,个位的qc取与非后都给两个清零端。具体电路如下：（2）较时电路的设计：较时电路采用文献1中，老师所给ppt的较时电路。该电路本质原理类似于rs触发器，当开光拨到零位时，较时电路不影响主电路，即电路正常工作。当拨到非零位时，自动调节时分针，当符合要求是，再将开关拨到零位使之正常工作即可。这里我们对文献中所给的较时电路有一个小小的改进，在分针调整时，为了时调节更加准确，我们断开秒针脉冲，使之停止工作。具体电路如下（参见文献1）：改进开关：3.整点报时电路：要求1.设计24小时整点报时控制电路，要求从59分50秒开始，每2秒钟响一声，共响5次；每响一次声音持续0.5秒。 2.要求只在6:00-22:00之间整点报时，23:00-5:00之间整点不报时。首先处理第一个要求，即在每小时的59分50秒开始，对于分针秒针来说对应的是01011001 01010000 若设四个数字对应的二进制代码分别为a1 b1 c1 d1 a2 b2 c2 d2 a3 b3 c3 d3 a4 b4 c4 d4当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9和5，因此可将分针十位的qc（b1）和qa（d1） 、个位的qd（d2）和qa（a2）及秒计数器十位的qc（b3）和qa（d3）相与，从而产生报时控制信号。对于两秒响一次，即分别在50 52 54 56 58 响，所以秒针个位均为偶数，也就是秒针个位（d4）的非结果，再将以上的结果和刚才的6变量与结果相与即可控制初步的整点报时。修改报时规则：要求只在6:00-22:00之间整点报时，23:00-5:00之间整点不报时。即22：59：504：59：58秒不报时，改动关键在时针。224的时针表：220010 0010230010 0011 00000 0000 10000 000120000 001030000 001140000 0100下面化简以上8变量表达式：观察发现十位前两位始终为0，只考虑剩下6个变量，假设以此为abcdef 化简可得：将以上结果取非（达到这些情况不报时）后，和要求1的结果与后，再接给蜂鸣器，或者灯泡。具体电路如下：时针修改规则电路:4.闹铃电路：闹铃电路与正点报时电路有些类似，但关键不同在于设置闹铃。首先与计数器电路类似单独设置一个时分进制电路，但此时时和分没有联系，即使用单独的脉冲来调节，完全可以只连两个脉冲即可。接着将设置好的时钟与主电路时钟用4585n做比较，也不存在高低位的问题，例设置10：35，主电路必须也是10：35闹铃才起作用，4个数字一一对应即可。这样设置恰好可以实现铃响一分钟，因为过了一分钟，至少有主电路分针的个位数字会变，这样无法满足四位相等的要求，铃响断开。提前断开的要求，可以用以上信号和一个开关与后接到蜂鸣器或者灯泡上。电路图如下：5.分频电路： 为了演示方便，我们选取固定的秒针时钟，但是从实际出发，应当选取精确的1hz信号，我们采用将高频分频的方法。 我们可以用555，也可以用晶振。 555原理如图所示，电路图如下：或者用晶振：如图所示为电子手表集成电路（如5c702）中的晶体振荡器电路，常取晶振的频率为32768hz，因其内部有15级2分频集成电路，所以输出端正好可得到1hz的标准脉冲.电路图：三、课程设计（综合实验）总结或结论实验结论： 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。我得出结论，不同的电路可以实现同样的功能，我们应该设计最简单，最经济，最实用的电路。当然这个不一定所有条件都符合，找到一个最大限度满足各种条件的方案是我们设计的目标。每次课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己处理分析电路，设计电路的能力。我相信是对我的一个很好的提高。平时在学习理论知识的时候，我们应该更注重实践，应付考试有考试的方法。这次的课程设计让我懂得了它们在实际中的用途，还有我们身边的很多数字钟电路，这些都是我们自己可以实现的，以前那些神秘的东西在不断的学习过程中变得不再那么神秘，我相信，以后还有更多的谜底被揭开。这次课程设计，主要使用multisim2001这款软件，数字钟这个课题，接线相对复杂，而且有很多重复之处，在连线时难免会产生厌倦的情绪，这极大的影响工作效率，这是非常不可取的。除了努力摆正心态认真连线外，我也查阅了一些资料，得知multisim可以实现子电路功能，即将类似的电路复制，以子电路的方式复制，使得连线复杂程度大大降低，但是子电路实现方式经常会出现功能上的偏差，有一些至今仍未解决，所以我又放弃了子电路的链接方式。这也给我留下了一项课题，可以去加以探索。仿真实验完成后，我还非常希望将自己的仿真成果变成实物，非常想