数电设计报告

目目 录录 一 课程设计题目 1 二 课程设计目的 1 三 课程设计内容 1 四 课程设计要求 1 五 课程总体设计方案 1 六 元器件的选择 2 七 单元电路原理 设计 及器件功能作用 2 八 总电路图 7 九 心得体会 8 十 参考文献 8 1 小型电子钟系统设计小型电子钟系统设计 一 设计题目一 设计题目 小型电子钟系统设计 二 设计目的二 设计目的 数字钟是一种用数字电路技术实现时分秒计时的装置 与机械式时钟相比具有更 高的准确性和直观性 且无机械装置 具有更长的使用寿命 节省了电能 因此得到 了广泛的应用 数字钟是一种典型的数字电路 包括组合逻辑电路和时序逻辑电路 通过设计使 学生加深对所学的数字电子技术知识的认识 此次设计通过数字钟设计 加深对所学 知识的了解和认识 进一步了解各种在制作过程中用到的中小规模集成电路的作用及 使用方法 进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序逻辑电路的原理及使用方法 三 设计内容三 设计内容 实际一个小型的电子钟系统 要求能够计时并准确显示秒分和小时 四 设计要求四 设计要求 1 功能要求 1 具有调节时间的功能 当时间不准确时能通过按钮调整时间 2 具有译码显示功能 将秒分和时分别用 2 位 LED 数码管正确显示 3 具有校准功能 当时间跳动过快或过慢时能够校准 即调整脉冲振荡的周期 2 材料要求 1 一份设计报告 A4 纸打印 2 说明设计原理 3 画出硬件电路图 包括自行扩展电路 4 写出各键的功能定义 5 写出运行结果 现象 体验与收获 五 课程总体设计方案五 课程总体设计方案 数字钟是一个将 时 分 秒 显示于人的视觉器官的计时装置 它的计时周期 为 24 小时 显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒 因此 一个基本的数字钟电路主要由译 码显示器 时 分 秒 计数器 校时电路和振荡器组成 干电路系统由秒信号发生器 时 分 秒 计数器 译码器及显示器 校时电路组 成 秒信号产生器是整个系统的时基信号 它直接决定计时系统的精度 一般用石英 晶体振荡器加分频器来实现 将标准秒信号送入 秒计数器 秒计数器 采用 60 进制计 数器 每累计 60 秒发出一个 分脉冲 信号 该信号将作为 分计数器 的时钟脉冲 分 计数器 也采用 60 进制计数器 每累计 60 分钟 发出一个 时脉冲 信号 该信号将被 送到 时计数器 时计数器 采用 24 进制计时器 可实现对一天 24 小时的累计 译码 显示电路将 时 分 秒 计数器的输出状态送到七段显示译码器译码 通过七位 LED 七段显示器显示出来 校时电路时用来对 时 分 秒 显示数字进行校对调整 的 2 六 元器件的选择六 元器件的选择 元件名称符号个数备注 计数器74LS1606十进制计数器 译码器74LS486 非门2 与非门74F042 显示器6 多谐振荡器NE5552震荡周期为 1 秒 交流电源1 电容2一个 10uf 一个 0 01uf 电阻26 电位器2 开关2 导线若干 七 单元电路原理 设计 及器件功能作用七 单元电路原理 设计 及器件功能作用 1 下面具体介绍一下各元器件功能 3 预置数计数器 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器 分个位和分十位计数器 时个位和时十 位计数器及星期计数器电路构成 其中秒个位和秒十位计数器 分个位和分十位计数 器为 60 进制计数器 时个位和时十位计数器为 24 进制计数器 译码器 译码为编码的逆过程 它将编码时赋予代码的含义 翻译 过来 实现译码的逻辑 电路成为译码器 译码器输出与输入代码有唯一的对应关系 74LS48 是输出低电平有 效的七段字形译码器 4 显示器 数码管是数码显示器的俗称 本设计所选用的是半导体数码管 是用发光二极管 简称 LED 组成的字形来显示数字 七个条形发光二极管排列成七段组合字形 便 构成了半导体数码管 译码器和显示器组合 译码是把给定的代码进行翻译 本次设计是将时 分 秒计数器输出的四位二进 制数代码翻译为相应的十进制数 并通过显示器显示 通常显示器与译码器是配套使 用的 2 各单元电路原理及功能 5 秒计时电路 前面为秒个位 后面为秒十位 个位为十进制 十位为 6 进制 根据同步集成十进制计数器 74160 的真值表 利用两片 74160 组成的同步六十进 制递增计数器如图 8 所示 其中个位计数器接成十进制形式 十位计数器选择 QC 与 QB 做反馈端 经过与非门输出控制清零端 CLR 接成六进制形式 个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式 将个位计数器的进位输出控制端 RCO 接至十位计数器的容许端 ENT 完成个位对十位计数器的进位控制 将个 位计数器的 RCO 端和十位计数器的 QC 与 QA 经过与门由 CO 端输出 作为六十进制 的进位输出脉冲信号 当计数器的状态为 59 时 CO 端输出高电平 在同步级连方式 下 容许高位计数器 分钟的个位计数器 计数 电路创建完成后 进行仿真实验时 利用信号源库中的 1HZ 方波信号作为计数器的时钟脉冲源 6 由于电子钟的分钟只有在秒钟的显示数码管为 59 时方会跳一下 因此将秒钟的进 位分钟个位计数器的容许端 ENT 再由分钟个位计数器的进位 RCO 以及容许端 ENT 通过与门输入十位计数器的容许端 ENT 小时计时电路 利用两片 74160 同步十进制计数器可以实现二十四递增计数器 个位与十位计数 器均接成十进制计数器形式 采用同步级连复位方式 选择十位计数器的输出端 QB 和个位计数器的输出端 QC 通过与非门控制两片计 数器的清零端 CLR 当计数器的输出状态为 00010010 时 立即译码反馈清零 实 现二十四进制递增计数器 7 多谐振荡器 振荡器是数字钟的核心 它的作用是产生一个频率标准时间频率信号 然后再由 分频器分秒脉冲 因此 振荡器频率的精度与稳定度基本决定了数字电子钟的质量 振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度 通常选用石英晶体构 成振荡器 一般来说 振荡器的频率越高 计时精度越高 这里采用的是 555 定时器 与 RC 组成的多谐振荡器 桥式整流电源单元电路 桥式整流电路使用的整流器件较全波整流时多一倍 整流电压脉动与全波整流相 同 每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值 变压器利用率较全波整流电路高 并且还采用了电容滤波的方式 是输出电压更加稳定 八 总电路图 八 总电路图 见附图 8 九 心得体会九 心得体会 通过两周的课程设计 让我受益非浅 在实践中学到了课本上没有的知识 在这 两周的时间里 我不但学到了知识 同时还有老师对同学的认真负责 热情答疑的精 神 设计该课程 首先应该深入的了解了设计电路的程序 当我们接手一个课题或项 目的时候 不是马上就动手 而是应该先进行可行性论证 首先提出几套方案 然后 对各个方案进行对比 既要在性能上比较 又要在是否经济合算上对比 最后找出最 适合的设计方案 同时加深了对芯片的了解及其应用 将书本上面学到的知识和实际 应用相结合 我们会发现 一个加法计数器的基本功能是实现两个二进制数的加法运 算 但同时 我们也可以将它作为一个分频器来使用 对于芯片的使用 我们应该在 了解它的各项功能的前提条件下 灵活巧妙地运用 具体的芯片资料和图片我们通过 查阅相关的书籍 在网上能够很方便的查找 通过这次学习 让我对数字电路都有了大概的了解 但是由于时间方面的原因 我们没有完全按照最初的要求严格来做 因而还有很多问题我们没有发现 也还