数字电子技术课程设计报告

1、任务书设计目的1、掌握数字电子技术课程的基本理论以及方法的基础2、掌握数字钟的设计、调试方法3、能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”设计要求时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。整时响铃，时分秒可调基本要求、时钟显示功能，基本功能完整，时间可调一、设计任务及要求通过对数字电子技术课程的学习，让同学掌握数字电子技术 课程的基本理论以及方法，加深学生对理论知识的理解，同时积极有 效的提高了学生的动手能力，独立思考与解决问题的能力，创新思维 能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。为了充分体 现这些精神与能力，所以让同学独立自主的制造一个数字时钟，故,对 同学设计的数字时

2、钟进行如下要求：时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。二、设计的作用、目的(1) .在同学掌握数字电子技术课程的基本理论以及方法的基础上， 加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力 独立思考与解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合 作、互帮互助的优良传统。(2) . 掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、 安装、测试方法 ; 进一步巩固所学的理论知识 , 提高运用所学知识分析 与解决实际问题的能力。(3) 、 熟悉集成电路的引脚安排 , 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法 了解面包板结构及其接线方法 , 了解数字钟的组成及工作原理

3、, 熟悉 数字钟的设计与制作。(4) 、 掌握数字钟的设计、调试方法。三、设计过程1. 方案设计与论证数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制 计数器 ( 其中包括六十进制计数器与二十四进制计数器均由十进 制计数器74LS160接成)、动态显示译码器、LED数码管显示环节、 555定时器(可以提供一个比较精确的1Hz的时钟脉冲),时间设置 环节可以提供时间的初始设置，动态显示译码器提供将 BCD代码 (即8421码)译成数码显示管所需要的驱动信号，使LED数码管用 十进制数字显示出BCD代码所表示的数值。数字钟电路系统的组成框图(1).555定时器的设计555定时器就是一种多用途的

4、数字一模拟混合集成电路，利用 它能极方便地构成施密斯触发器、单稳态触发器与多谐振荡器。由于 使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、 家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相 应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分 频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度与精确性高，由于设计方便,操作简单，成为了设计时的首选，但就是由于与实验中使用 的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定 通过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接 进预定的值，受外界环境的

5、干扰较少，一定程度上优于使用 555芯片 产生信号方式。最终我们选择了555定时器作为秒脉冲发生器。在555 定时器的外部接适当的电阻与电容元件构成多谐振荡器, 再选择元件参数使其发出标准秒信号。 555 定时器的功能主要由上、下两个 比较器C 1、C 2的工作状况决定。若复位端RD加低电平或接地，可使电路强制复位 ,不管 555 电路原处于什么状态 , 均可使它的输出 Q为“0”电平。只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电 容元件 , 并将某些引脚相连 , 就可方便地构成多谐振荡器。555 就是数字钟脉冲产生的核心部分。 为了保证脉冲的准确性与 稳定性 ,R1 与 R2 采用可调电阻

6、 , 经过不断的调试 ,R1 的阻值大约在 15K左右,R2的电阻大约在68K左右，电容C大小为10uF,经过多次调 试后可以得到频率为1Hz的秒脉冲，并将其作为整个多功能数字钟的 脉冲源 , 作为计数器计数等功能之用R1=R2T=(R1+2R2)Cln2=1R1=1/(3CIn2) n =48kn.计数器的设计计数器就是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信 号就就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数而且还可以用来完成 其她特定的逻辑功能，如测量、定时控制、数字运算等等。首先就是由555定时器给秒个位计数器一个1Hz的脉冲，秒信号 经秒计数器、分计数器、时计数器之后 ，分别得到“秒”

7、个位十位， “分”个位十位，以及“时”个位十位输出信号，然后送至显示电路， 以便实现用数字显示时、分、秒的要求。“秒”与“分计数器应为六 十进制，二“时”计数器应为二十四进制。采用十进制计数器74LS160 来实现时间计数单元的计数功能。数字钟的计数电路就是用两个六十 进制计数电路与“ 12翻1”计数电路实现的。数字钟的计数电路的设 计可以用反馈清零法。当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当 进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。 以六十进制为例，当计数器从00,01,02, ,59计数时，反馈门不起作用,只有当第60个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零， 实

8、现模为60的循环计数。六十进制加法计数器。采用74LS160组成六十进制加法计数器，可利 用74LS160异步清零端通过反馈归零来实现六十进制加法计数器1）、二十四进制加法计数器。由两个 74LS160与74LS00四2输入与非门组成二十四进制“时”计数器。二十四进制加法计数器.校时电路的设计校时电路的作用就是：当数字钟接通电源或者出现误差时，校正 时间。校时就是数字钟应具有的基本功能。 一般电子表都具有时、分、 秒等校时功能。为了使电路简单，在此设计中只进行分与小时的校时。 校时有“快校时”与“慢校时”两种，“快校时”就是通过开关控制， 使计数器对1Hz校时脉冲计数。“慢校时”就是用手动产生

9、单脉冲作 校时脉冲。图中S1校分用的控制开关，S2（总图）为校时用的控制开关 它们的控制功能如表4所示，校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲, 当S1或S2分别为“0”时可以进行“快校时”。如果校时脉冲由单次 脉冲产生器提供，则可以进行“慢校时”。四-2输入与非门74LS00集成逻辑门就是数字电路中应用十分广泛最基本的一种器件 , 为 了合理的使用与充分利用其性能 , 必须对它的主要参数与逻辑功能进 行测试。74LS00与非门的主要参数为：输出高电平 : 指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输 出电平值。输出低电平 ： 指与非门的所有输入端均接高电平时的输出电平 值。开门电平：指与非门输出

10、处于额定低电平时允许输入高电平的最 小值。关门电平：指与非门输出处于高电平状态时允许输入低电平的最 大值。电压传输特性 ： 就是指门的输出电压随输入电压而变化的曲线 , 由它可以得到门电路的输出高电平、 输出低电平、关门电平与开门电低电平的输出电源电流 ; 就是指输入所有端都悬空 ,输出端空载 时, 电源提供器件的电流。高电平输出电源电流 ： 就是指输出端空载 , 每个门各有一个以上 的输入端接地 , 电源提供给器件的电流。低电平输入电流 ： 就是指被测输入端接地 , 其余输入端悬空时 ,由 被测输入端流出的电流值。高电平输入电流 ： 指被测输入端接高电平 , 其余输入端接地 , 流入 被测输

11、入端的电流值。扇出系数 ：门电路能驱动同类门的个数 ,它就是衡量门电路负载 能力的一个参数 ,TTL 与非门有两种不同性质的负载 ,即灌电流负载 与拉电流负载 ,因此有两种扇出系数。即低电平扇出系数与高电平扇 出系数。(4).译码与显示电路的设计译码器就是一个多输入、 多输出的组合逻辑电路。 它的工作就是 把给定的代码进行 “翻译”, 变成相应的状态 ,使输出通道中相应的一 路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途 , 不仅用于代码的 转换、终端的数字显示，还用于数字分配，存储器寻址与组合控制信号 等。译码器可以分为通用译码器与显示译码器两大类。 在电路中用的译码器就是共阴极译码器 74L

12、S248,74LS248输入的8421BCD码ABCD 译成七段输出a-g,再由七段数码管显示相应的数。本设计译码与显示电路由 74LS248与七段数码管组成。六个74LS248与六个七段数码管组成。七段数码管，随着秒计数脉冲不断 的输入与计时的变化，连续的进行时、分、秒计时显示。四、心得体会及建议通过此次的数字时钟课程设计，无疑的一点：我学到了很多。早在 大一的时候我就在问自己我学电路分析究竟拿来干什么 ，学数字电子 技术基础拿来干什么，都埋头苦干在书本上，一点兴趣都没有，一点趣 味都没有，以至于花了时间在课本上，却没让自己得到更多的收获。可这次不一样了，我对专业的兴趣来了，我对专业的热情燃

13、烧了， 此次的数字时钟课程设计就就是我对专业热情燃烧的导火线。通过此次的数字时钟课程设计，不仅让我对专业重新了解，也让我在其中学 到了很多，从理论学习到实践学习，其理论、实践的完美结合更让我知 道了电子信息工程的本质。通过本次课程设计，我明白了一个道理： 无论做什么事情，都必需养成严谨，认真,善思的工作作风、我这毕业 设计由于我采用的就是数字电路来实现的 ，所以电路较复杂，但就是 容易理解、每一部分我都能理解并且能有多种设计方法、我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能 力,在各种其它能力上也都有了提高。更重要的就是，在实验课上，我们 学会了很多学习的方法。而这就是日后最实用的，真的就是受益匪浅。 要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于 我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦,我想我们都能变苦为 乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗 一样,我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。最后在实现多功能数字钟的各相功能，都达到了预期的结果，并 且很美观。没有最好，只有更好。我相信通过这一次的课程设计之后 ， 我以后会更加努力，用严谨的科学态度去面对一切。克服困难，战胜自 我超越自我。五、附录序名称型号参数数