学士学位论文—-数字电子课程设计多功能数字钟电路设计

1、数字电路课程设计报告目录一、设计课题二、设计任务三、设计要求四、分析及设计过程五、组装及调试过程六、参考文献（各芯片功能）七、设计心得及总结、设计课题多功能数字钟电路设计、设计任务1给定的主要器件:-H- UL 心片数量-H- UL 心片数量555174ls191174ls90274ls74174ls92174ls00274ls4742实验原理图:emUI JT C- 4giU1JT4H1Q：$llEttIUIUH2.2tKJ匚TCI卞|f t b c 同m屈t丢Ri诃9厂也IICS74LSSQ*teaA & CEllML34T (4B)A B1 3ML M 91 S2 Qi|gl |s I疋

2、片 m9DIC1ICPi L5SQICQMSP 21C7UL58C10?I1LI1.71392rt 4 m3T11 b H9I K2 5f 159?i$|hP ID015LCli.心4： (4： f r h ICS7 131?邸 r t * it t d !?L .id JJ 1L3LI9|.O7 64aJ三、数字钟的功能要求基本功能以数字形式显示时、分、秒的时间，为节省器件，其中秒的个位可以用发光 二极管指示，小时的十位亦可以用发光二极管指示，灯亮为“ T,灯灭为“ 0”。 小时计数器的计时要求为“ 12翻1”。要求手动快速校时、校分或慢校时、慢校 分。扩展功能定时控制，其时间自定；仿广播电

3、台整点报时；触摸报整点时 数或自动报整点时数。2、设计步骤与要求：拟定数字钟电路的组成框图，要 求设计优化，电路功能多，器件少，成本低。设计并安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试。测试数字钟系统的逻辑功能，使满足设计功能的要求。画出数字钟系统的整机逻辑电路图。写出课程设计实验报告。四、设计分析于过程本课题是数字电路中计数、分频、译码、显示及时钟振荡器等组合逻辑电路 与时序逻辑电路的综合应用。通过学习，要求掌握多功能数字钟电路的设计方法、 装调技术及数字钟的扩展应用。1、 数字钟的功能要求 （1）基本功能：准确计时，以数字形式显示时、分、 秒的时间；小时的计时要求为“ 12翻1”，

4、分和秒的计时要求为60进位； 校正时间。（2）扩展功能定时控制；仿广播电台整点报时；报整点时数；触摸报整点时数。2、数字钟电路系统的组成框图如图S1-1所示，数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。系统的工作原理是：振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，然后经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“ 12翻T规律计数。计 数器的输出分别经译码器送显示器显示。计时出现误差时可以用校时电路校时、 校分、校秒。各扩展电路必须在主体电路正常运行的

5、情况下才能进行功能扩展。图S1-1多功能数字钟系统组成框图3、主体电路的设计主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用 TTL集成电路或都采用CMO集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面 介绍各功能部件或电路的设计。（1）振荡器振荡器是数字钟的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了数 字钟计时的准确程度，所以通常选用石英晶体来构成振荡器电路。 来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。如图S1-2所示电路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

6、有15级2分频集成电路，所以输 出端正好得到1Hz的标准脉冲。如果精度要求不高也可以采用由集成逻 辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，设振荡器频fO=103Hz,电 路参数如图S1-3所示，其中10KQ电位器RP可微调振荡器的输出频率 fO. (2)分频器分频器的功能主要有两个：一是产生标准秒脉冲信号； 二是可提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的103Hz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。选用中规模集成电路计数器 74LS90 可以完成上述功能。如图S1-4所示，将3片74LS90进行级联，因每片 为1/1

7、0分频器，3片级联正好获得1Hz的标准秒脉冲。由74LS90的功 能表可得，当它接成BCD十进制计数器时，QA的输出是输入脉冲CP的 2分频，所以第1片74LS90的QA输出脉冲的频率为500Hz。图S1-3 555振荡器1阳11图S1-4振荡器与分频器电路(3) 时分秒计数器分和秒计数器都是模 M=60的计数器，采用中规模集成电路十进 制计数器至少需要2片，因为1Oi iJ*L 1JI l.-3L11?= N-tc11管脚图74ls00五、组装及调试过程1、555振荡器的功能测试与调节555振荡器工作的正常与否决定了本次设计的成败，它是第一道坎，也是最关键的一步。根据555工作原理，设计出能

8、够产生多谐振荡频率 的逻辑电路图，并根据电路图连线。用频率计测试输出频率，并通过调 节电位器可以得到1000Hz的输出频率。2、时钟秒位电路的测试与调节我们知道74LS90芯片是十进制的计数器，而 74LS92芯片是二-六- 十混合进制计数器。时钟的秒刚好是六十进制，通过 2片芯片的共同使 用，振荡器产生的频率分频后作为 90的输入脉冲，90的进位输出作为 92的输入脉冲显然就以实现这一功能。 连线时，务必认清各芯片的引脚， 否则将前功尽弃。3、时钟分位电路的测试与调节时钟的分位和秒位测试完全相同，只需将秒十位的进位输出作为分 个位的输入信号即可实现。4、时钟十位电路的测试与调节时计数器是一个

9、“12翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟的计时 器运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时， 数字钟应自动显示为01时00分00秒。也就是说时位的个位应取十进 制，而再来3个信号后时位应变为00。这里时位的个位用191计数器计 数，十位采用74LS74芯片。最终完成了时钟时位的计数功能。六、参考文献（各芯片功能）四程舖岀端I 11I I预誉控惭YLDQ3 Q2 QIQG C/B即输入_CP71LS191GF输出一CRmt；U/DD C B AfrIlli四拉输入諾74IS191 引脚图74IS90引脚图10icr ML-74ls74引脚图柿出CD4511引脚图七、实验总结及

10、心得在这里首先感谢老师的悉心指导、教诲、督促和帮助，让我能够在两天时间 内完成多功能数字钟这个课程设计。之前通过对数字电子技术基础课程的学习，我已经初步掌握了数字电子 技术的基本概念、结构化程序设计的基本方法，但实际动手、设计电路和电路调 试的能力还远远不足。回顾起此次课程设计，至今我们仍感慨良多。的确，自从拿到题目到完成整个数字钟的功能， 从理论到实践，可以学到很 多很多的东西，我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。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解 决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我了解了 课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。这次实验中我最主要的难题就是校时和校分， 对校时电路的要求是，在进行 小时校正时不影响分和秒计数器的正常计数， 同理，进行分校正时不影响秒计数 器的正常计数，对于这个电路所用的与非门较为复杂， 稍有失误就会导致接线错 误而无法出现想要的实验效果。通过询问老师得知需要用到三片74IS00芯片10个与非