数字电子时钟.doc

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题 目： 数字时钟电路 课 程： 数字电子技术基础 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气0902 学 号： 姓 名： 指导教师： 年漪蓓 蒋步军 完成日期： 2011.6.16 总 目 录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告第三部分：设计图纸第 一 部 分任务书一、课程设计的目的 本课程是在学完数字电子技术基础、数字电子技术实验之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的： 1. 使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2. 使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3. 熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。二、课程设计的要求1. 设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；2. 必须独立完成设计课题； 3. 合理选用元器件； 4. 按时完成设计任务并提交设计报告。 三、设计题目及内容数字时钟电路（1）、具有“时”“分”的数字显示时钟； （2）、“秒”不作数字显示，只使“时”和“分”之间“：”间隔闪亮；（3）、具有校分和校时功能；（4）、具有整点报时功能（59分50秒开始间歇报时）。 四、设计要求1、 用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；2、 在实验箱上安装、调试出所设计的电路。3、 在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真。4、 写出设计、调试、总结报告。五、使用仪器设备1、 稳压电源(5V，15V)；2、 实验电路箱；3、 低频信号发生器；4、 示波器5、 PC机（装有MAX+PLUSII软件）；6、 GW48 EDA编程系统等。六、参考文献1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；2、有关“电子技术课程设计指导书”；3、“集成电路特性应用手册”；4、其他。第 二 部 分课程设计报告目 录1 设计任务及要求.（9）1）设计任务及要求. .（9）2 系统总体设计方案.（10）1）总体设计方案.（10）2）方案特点.（10）3 控制电路设计.(11）1）控制电路工作原理. .(11)2）控制电路设计原理. .（11）3）控制电路图.（11）4 “分秒”六十进制计数电路设计.（12）1）“分秒”六十进制计数电路工作原理.(12）2 )“分秒”六十进制计数电路设计作原理.(12）“分秒”六十进制计数电路.(13）5 “时”二十四进制计数电路设计.（14） 1) “时”二十四进制计数电路工作原理.（14）2）“时”二十四进制计数电路设计原理.（14）3) “时”二十四进制计数电路.(15）6 整点报时电路设计.（16）1）整点报时电路工作原理.（16）2）整点报时电路设计原理.（16）3）整点报时电路.（17）7 系统总体电路设计.（18） 1) 系统总体电路说明.（18）2) 系统总体电路.（19）8 改进意见及收获体会.（20）9 器件明细清单.（21） 10参考文献.（21）1设计任务及要求1 设计任务及要求： 设计的电子钟所具有的技术指标：（1）、具有“时”“分”的数字显示时钟； （2）、“秒”不作数字显示，只使“时”和“分”之间“：”间隔闪亮；（3）、具有校分和校时功能；（4）、具有整点报时功能（59分50秒开始间歇报时）。2系统总体设计方案2.1总体设计方案数字电子钟的总体框图如下图所示，它由显示、译码、计数电路、校时电路、整点报时电路五部分组成。显示、译码、计数电路是完成电子钟的基本钟表显示，进位功能。脉冲电路是产生1Hz的秒脉冲。整点报时和手动校正也是电子表的基本功能。分计数秒计数时显示器分显示器时译码器分译码器时计数器分计数器秒计数器校时电路秒脉冲1s整点报时发光二极管2.2方案特点电路主要实现3个功能：计数功能，时、分由四个七段数码管显示，秒由发光二极管显示，秒、分均为六十进制，时为二十四进制；整点报时功能，59分50秒后，每个奇数秒发光二极管都会亮，显示整点报时；同时有校时校分功能。3控制电路设计3.1控制电路工作原理当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。3.2控制电路设计原理3.3控制电路4 “分秒”六十进制计数电路设计4.1“分秒”六十进制计数电路工作原理为了接成六十进制计数器，首先将两片74LS160接成百进制计数器，然后将电路的59状态译码产生LD=0的信号，同时加到两片74LS160上，在下一个计数脉冲（第60个输入脉冲）到达时，将0000同时置入两片74LS160中，从而得到六十进制计数器。进位信号可由与非门输出端直接引出。就可接成“分秒”电路4.2“分秒”六十进制计数电路设计原理Q3 Q2 Q1 Q0 741LS160EP ET C LD CPQ3 Q2 Q1 Q0 74LS160EP ET C LD CP4.3“分秒”六十进制计数电路5 “时”二十四进制计数电路设计5.1“时”二十四进制计数电路工作原理为了接成24进制计数器,首先将两片74LS160接成百进制计数器。然后将电路的23状态译码产生LD=0信号，同时加到两片74LS160上，在下一个计数脉冲（第24个输入脉冲）到达时，将0000同时置入两片74LS160中，从而得到二十四进制计数器，进位信号可以直接由与非门的输出端引出。5.2“时”二十四进制计数电路设计原理Q3 Q2 Q1 Q0 74LS160EP ET C LDCPQ3 Q2 Q1 Q0 74LS160EP ET C LDCP5.3“时”二十四进制计数电路6 整点报时电路设计6.1整点报时电路工作原理 与门1取出59分信号，计数到59分时输出高电平，与门2取出5159秒信号，奇数秒时输出高电平，偶数秒时输出低电平，与非门3在59分50奇数秒时输出低电平，送至74153数据选择器的A1，1KHZ信号送至数选器的D1，经两个D触发器分频后得到250HZ的信号送至数选器的D0，与门4到59秒时输出高电平送至数选器的A0，在指定的时间可以使发光二极管亮，从而得到闪烁。 6.2 整点报时电路设计原理 6.3整点报时电路7系统总体电路设计7.1 系统总体电路说明(1)秒计数器到六十进一位，进位接在分的时钟端，分就计一次数；分也如此；时计数器从0到23循环技数。(2)秒不显示输出数字，而是将秒接到发光二极管上，每秒闪烁一次。(3)当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正，要先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常的计数状态即可。(5)校时校分状态时，闪烁电路工作，相应的显示数码管根据秒脉冲闪烁。(6)当达到59分时，整点报时电路工作，到50秒开始间歇二极管亮来报时。(7)软件模拟运行正常后，然后搭硬件电路，进行测试。7.2系统总体电路8改进意见及收获体会在为期一周的课程设计中，虽然时间很短，但觉得自己收获很多。一开始的时候，我们经过老师的讲解和借阅资料的参考决定将整个电路分为三个大的模块进行设计：“时”“分”“秒”的计数电路，整点报时电路和校时校分控制电路。首先进行计数电路的设计，由于开始对课程设计没有明确的思路，在刚开始进行电路设计时比较没有头绪，没有进行电脑软件模拟仿真就直接硬件连线了，虽然花费了一个晚上把“时分秒”电路搭建了起来，但是去实验室测试，数码管只是显示“0”。后来在同学的帮助我指导之下，我们改变策略，现在电脑上进行multisim的软件仿真，仿真成功后再硬件连线，很快就“时分秒”的电路搭建好 ，而且数码管可以正常的显示与进位。有了经验之后，我们进行了整点报时功能的设计，软件搭建很简单，但是硬件连接让我们纠结了很久，拆了2次线重新连。明明觉得线路是对的，软件仿真也已经成功了，可是报时的二极管一直都是亮的。第三次连线时，我们加强注意力，每根线都与管脚图仔细对照，终于找出错误所在，是第二片7474的2管脚和5管脚接反了，所以每一个步骤都是关键，每一个步骤我们都应该认真对待。改正之后，电路就可以在59分50秒之后隔一分亮一次了。 经过两天多的思维训练，最后一天明显有了很多对课程设计的想法与感觉，做起东西来顺手多了，控制电路也就迎刃而解了。但是，由于开始考虑不周全，器件排放不整齐，导致最后面包板不够用，又用的实验箱上的，而且线路非常乱。这也是当我们结果错误后必须拆线重新连的原因，检查根本无从下手。经过四天的努力，整电子时钟电路终于搭建了起来，看着它正常的运行，突然觉得很有成就感，在老师检查之后还是不舍得拆掉。在这四天的数电课程设计中，尽管过程中碰到很多困难，但我们还是努力的自己解决了，并不太依靠老师或者其他同学，从完全没有思绪到有大概的框架再到最后整体电路的设计完成，那一点一滴的进步与成长只有我们自己才知道！通过这次的课程设计，我真正体会到了从软件设计到硬件设计到线路连接和电路调试的整个过程，也学会了如何将书本上的知识灵活应用到实际中去，如何发现问题、分析问题和解决问题，这对我以后的文化知识学习和实践环节都会有很大的帮助。与此同时我又认识到了团队合作的重要性，虽然我们只有两个人，但是合作精神仍是必不可少的，在课程设计过程当中我们俩分工明确，我主要研究线路图，队友则主要进行面包板上的插线，但是每个过程我们又都各有参与。最后希望以后有更多这样的机会，加强自己的动手能力与实践能力，为未来的发展打下坚实的基础。9器件明细清单器件名称器件型号器件数目数字逻辑箱1个LED共阴数码管BS2074片BCD七段译码器74LS474片十进制计数器74LS1606片四2输入与非门74LS003片双4输入与非门74LS201片六反相器74LS041片双上升沿D触发器74LS742片数据选择器74LS1531片发光二极管2只开关K1、K2、K33只电阻1千欧2只电容001微法1只电容10皮法1只导线若干10参 考 文 献1 阎石主编数字电子技术基础（第五版）北京：高教出版社， 20062于卫主编. 现代数字电路与系统综合实训教程， 北京：北京邮电大学出版社，20103李莉 路而红主编. 电子设计自动化（EDA）课程设计与项目实例.，北京：中国电力出版社，20094任骏原主编 数字电子技术实验， 东北大学出版社 第 三 部 分设计图纸图 纸 目 录序号图纸名称图幅图纸编号备注1系统总体方框