数电程设计PPT课件.ppt

课程设计数字电子钟 1 题目 数字电子钟 1 设计目的 1 培养学生设计 调试常用数字电路小系统的能力 2 提高学生应用计数器自功能扩展 级联方法的能力 3 提高学生对计数 译码 显示系统的设计能力 数字电子钟 2 2 设计要求 1 设计一个具有 时 分 秒 的十进制数字显示 时 从00 23 的电子钟 2 具有校时功能 3 用中 小规模元件实现所选定的电路 4 画逻辑电路图并写出设计总结报告 画出的逻辑电路图和写出的设计总结报告如果字 图不清楚不整洁成绩为不及格 数字电子钟 3 数字电子钟 3 仪器设备与元器件 1 直流稳压电源1台 2 信号发生器1台 3 集成电路 4 参考元器件 见实验指导书P114 74LS160同步十进制加法计数器6片74LS00四2输入与非门3片74LS32四2输入或门1片74LS08四2输入与门1片74LS20二4输入与非门1片74LS112双JK型下降沿触发器1片CD4511BCD七段译码 驱动 锁存器6片BS202数码显示器6片 最后的元器件由设计结果统计列出 数字电子钟 5 一 数字电子钟的基本组成原理 数字电子钟一般由振荡器 分频器 计数器 译码器 显示器等几部分组成 这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路 数字电子钟 数字电子钟的基本框图为 6 振荡器产生的时钟信号送到分频器 分频器将时钟信号分频成每秒一次的方波作为秒信号 秒信号 7 秒信号送入计数器进行计数 并把累计的结果以 时 分 秒 的数字显示出来 8 秒 的显示电路由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现 分 的显示电路与 秒 的相同 9 时 的显示电路由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现 所有计时结果由六位数码管显示器显示 10 校时电路的作用是当计时器刚接通电源或走时出现误差时 进行时间的校准的电路 实验室中常采用实验仪上的单次脉冲作为校准脉冲 11 数字电子钟的设计框图 校时脉冲 12 二 根据设计任务 对照数字电子钟的框图 可分为以下几个模块进行设计 1 1Hz标准脉冲发生器 1Hz标准脉冲发生器是数字钟的核心部分 它的精度和稳定度决定了数字钟的质量 通常用石英晶体振荡器发出的脉冲经过分频获得1Hz的标准秒脉冲 2 计数器 秒 分 时分别为六十 六十 二十四进制 可以采用同步中规模计数器74LS160完成 3 译码显示译码采用CD4511直接驱动共阴极的半导体数码管 4 校时电路由于走时不准确而造成显示的时间快或慢 就要对表进行校准 这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准 13 14 采用的石英晶体振荡器的频率为32768HZ 215 然后经过15次二分频就可以得到秒信号 采用14位二进制串行分频器CC4060 外接石英晶体即可实现振荡和分频功能 因其输出的是2HZ的信号 需要接一个二分频器 74LS74 就可以得到秒信号 晶振 32768Hz 215Hz 15 16 秒 分 计数器为六十进制计数器 小时为二十四进制计数器 六十进制计数器有两片74160组成 可采用整体复位法来实现 计数到60时计数器异步复位 二十四进制计数器 也可采用两片74160利用整体复位法来实现 当计数器计数到24时 计数器异步复位 六十进制计数器如图所示 17 1 1 整体置零法 60进制计数器 串行进位 18 24进制计数器 整体置零法 1 1 分计数器的进位信号串行连接至时计数器的CLK端 添加74160的方框图 引脚介绍 功能表 19 20 译码电路可选用7448直接驱动共阴极的半导体数码管 21 添加7448的方框图 引脚介绍 功能表 22 23 在计时时秒计数器个位芯片的CLK端接秒信号 对秒信号计数 而在校准时 则对校准脉冲计数 秒脉冲无效 故需用门电路设计一个校准电路实现对时 分 秒的校准功能 以秒校时电路为例 24 25 26 27 000 1 1 1 1 1 1 28 001 1 1 1 1 1 0 1 29 010 1 1 1 0 1 1 1 30 100 1 0 1 1 1 1 1 31 需注意 校秒时 分不能进位 校分时 时不能进位 32 参考方法 用逻辑电路控制 74LS112双JK型下降沿触发器1片 用两个JK型下降沿触发器接成一个四进制的加法计数器 有00 01 10 11四个循环状态 来实现A B C的四种功能 如何选择实现对时 分 秒的校准功能 即对A B C的控制 33 如何实现 校秒时 分不能进位 校分时 时不能进位 考虑校秒时 使分计数器的个位74160的EP ET为0 考虑校分时 使时计数器的个位74160的EP ET为0 其余情况 时 分计数器的个位74160的EP ET为1 考虑A B C变量 34 在实验室所做的内容 要求 用所用过的芯片设计一个能显示分钟和小时的计数器 满60分钟进一小时 显示00 59和00 23 使用四片160 1 显示00 59为第一验收步骤 2 00 59计数器并向00 23计数器进位为第二验收步骤 校时电路可选做自己设计电路 一人一组 每组90分钟独立完成 35 秒 分 计数器为六十进制计数器 小时 计数器为二十四进制计数器 添加74160的方框图 引脚介绍 功能表 2 计数器来自分频器的秒信号经过六十进制计数器 分别得到 秒 个位 十位 分 个位 十位以及 时 个位 十位的计时 1 振荡器和分频器 3 校时电路 在刚接通电源或走时出现误差时 要对电路进行校准 需设计一个校时电路实现对时 分 秒的校准功能 36 注意 校秒时 秒不能向分进位 校分时 分不能向时进位 注意 用所给定的芯片进行校时电路的设计 37 4 译码显示电路译码电路可选用7448直接驱动共阴极的半导体数码管 添加7448的方框图 引脚介绍 功能表 38 7448驱动BS202的连接方法如图所示 39