数电课程设计new

1、数字电子技术课程设计报告1数字电子课程设计 课题名称 数字电子钟的设计 所在院系 机械电子工程学院 班 级 11 自动化（2）班 学 号 201110320217 姓 名 肖汉伟 指导老师 张玲 时 间 2013.12.25 景德镇陶瓷学院数字电子技术课程设计报告2 数字电子课程设计任务书 班级： 11 自动化（2）班 姓名：肖汉伟 指导老师：张玲 设计题目：数字电子钟的设计设计任务1 准确计时，以数字形式显示时，分，秒的时间。2 小时的计时要求为“12 翻 1” ，分和秒的计时要求为六十进位。3 校正时间。设计要求1 调研、查找并收集资料。2 总体设计，画出框图。3 单元电路设计:。4 绘制

2、电器原理图。5 列写元器件明细表。6 撰写设计说明书（字数约 2500 字左右） 。7 参考资料目录参考资料康华光主编 电子技术基础 高等教育出版社 阎石主编 数字电子技术基础 高等教育出版社陈坤等编著 电子设计技术 电子科技大学出版社王炳勋主编 电工实习教程 机械工业出版社教研室主任签字： 2013 年 12 月 25 日数字电子技术课程设计报告3 摘要摘要: : 加入世贸组织后，中国将面临激烈的竞争。这场比赛将是一场科技实力，管理水平和人才素质的较量，风险和机遇并存，及电子产品的发展变化迅速，不仅在通信技术的数字替代模拟信号，甚至在我们日常的生活让数字化取缔.相比模拟钟能给人一种一目了然的

3、感觉，它不仅可以显示在同一时间，时、分和秒，并且可以完成准确的校正。同时，数字时钟可以准确的时间，你的时间精确到报时的声音，提醒你在这个时候，需要做的事情。老式时钟比它更适合现代生活。一个数字时钟振荡器，计数器，译码器和显示器电路精确时间“小时”“分”“秒”与数字显示，并需要校正电路，使其准确的工作，也可有定时和计时功能。数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。在本文中，multisim10.0 的基础上设计的数字钟，由数字集成电路，数码显示。关键词关键词: : 数字钟 振荡器 计数器 译码显示 仿真 数字电子技术课程设计报告4 目录目录任务书.错误！未定义书签。错误！未定义书签。目录.错误！

4、未定义书签。错误！未定义书签。绪论.6第一章第一章 设计任务及设计要求设计任务及设计要求.61 设计课题.62 设计任务.63 设计要求.6第二章第二章 数字电子钟的设计、安装与调试数字电子钟的设计、安装与调试.71 工作原理.72 总体电路设计.73 单元电路设计安装与调试.8 3.1 秒脉冲信号发生器.8 3.2 计数器.8 3.3 译码显示电路.94 时间计数电路.95 校时电路.106 系统联调.11第三章第三章 课程设计体会课程设计体会.12目录目录.41工作原理.72总体电路设计.7数字电子技术课程设计报告53单元电路设计安装与调试.7（5） 校时电路.10（5） 系统联调.111

5、集成异步十进制计数器 74LS90.122555 定时器.133七段 LED 数码显示器.13六、附录六、附录.15七、参考文献七、参考文献.15数字电子技术课程设计报告6 绪论绪论数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播。而且与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动、无需人的经常调整等优点。数字钟的设计涉及到模拟电子与数字电子技术，其中绝大部分是数字部分、逻辑门电路、数字逻辑表达式、计算真值表与逻辑函数间的关系、编码器、译码器显

6、示等基本原理。现在主要用各种芯片实现其功能，更加方便和准确。Multisim10.0 作为一种高效的设计与仿真平台。其强大的虚拟仪器库和软件仿真功能，为电路设计提供了先进的设计理念和方法。 第一章第一章 设计任务及设计要求设计任务及设计要求一、设计课题一、设计课题 数字电子钟的设计二、设计任务二、设计任务 1.准确计时，以数字形式显示时、分、秒时间。 2小时的计时要求为“12 翻 1” ，分和秒的计时要求为 60 进制位。 3. 校正时间功能，能够进行校时和校分。3、设计要求设计要求 1.调研、查找并收集资料。数字电子技术课程设计报告7 2.总体设计，画出框图。 3.单元电路设计:。 4.绘制

7、电器原理图。 5.列写元器件明细表。 6.撰写设计说明书（字数约 2500 字左右） 。 7.参考资料目录 第 2 章 数字电子钟的设计、安装与调试1工作原理数字电子钟由信号发生器、 “时、分、秒”计数器、译码器及显示器和校正电路组成。整个系统的时基信号直接决定计时系统的精度，一般用 555 构成的振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器” ，该计数器采用 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，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 1

8、2 进制计数器，可以实现 12 翻 1。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位 LED 显示器显示出来。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。2总体电路设计 振荡器分频器秒脉冲时钟校时时计数器分计数器秒计数器时译码器分译码器秒译码器时显示器分显示器秒显示器3单元电路设计安装与调试（1）秒脉冲信号发生器555 振荡器、分频器秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，其精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器和分频器组合产生秒脉冲信号。数字电子技术课程设计报告8振荡器：通常用 555 定时器与 RC 构成的多谐振荡器，经过调整输出 1KHZ 脉冲。其原

9、理是 0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ。计时是 1HZ 的脉冲才是 1S 计一次数，所以需要分频才能得到 1HZ 的脉冲。分频器：分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供校正电路所组要的信号。由于震荡器输出的频率很高，所以需一定级数的分频电路。本设计方案中的分频器主要功能有两个：一是产生标准“秒”信号，二是提供整点报时电路所需要的 1KHz的高音信号和 500Hz 的低音信号。这里选用三片中规模集成电路计数器 74LS90 即可满足上述功能，因三片级联则可获得所需频率信号，即第一片的 Q0 输出频率为 500Hz，第二片的 Q3 输出频率为 10Hz

10、，第三片的 Q3 输出频率为 1Hz。其电路图如图 2 所示。（2）计数器 60 进制计数器由 74LS90 和 74LS92 构成 60 进制计数器，将 74LS90 设计成 10 进制加法计数器，74LS92 设置 6 进制加法计数器。当 74LS90 计数到 6 时进行反馈清零，秒计数器的十位除用作自身清零外，还要作为分计数器的输入 脉冲。下面电路既可作为秒计数器，也可作为分计数器。电路图如图 3 所示。数字电子技术课程设计报告9 12 进制计数器时计数器是一个“12 翻 1”的特殊进制计数器，即当数字钟运行到 12 时 59 分 59 秒，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲是，数字钟应自动

11、显示为 01 时 00 分 00 秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。选用 74LS191 和 74LS74。电路图如图 4 所示。十二进制器（3）译码显示电路译码电路的功能是将秒、分、时计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用与驱动 LED 七段数码管的译码器常用的有 74LS48。74LS48 是 BCD-7 段译码器/驱动器，输出高电平有效，专用于驱动 LED 七段共阴极显示数码管。若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译码管的输入端，便可以进行不同数字的显示。在译码管输出与数码管之间串联电阻 R 作为限流电阻。 （4） 时间计数电路由 1 个十二进制电路、2 个六十进制电路

12、组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。数字电子技术课程设计报告10 图五图 5 电子钟显示电路（5） 校时电路校时电路是数字钟不可缺少的部分，每当数字钟与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。K1、K2 分别是时校正、分校正开关。不校正时，K1、K2 开关是闭和的。当校正时位时，需要把 K1 开关打开，然后用手拨动 K3 开关，来回拨动一次，就能使时位增加 1，根据需要去拨动开关的次数，校正完毕后把 K1 开关闭上。校正分位时和校正时位的方法一样。其电路图如图 6 所示。数字电子技术课程设计报告11图 6 校正电路（5） 系统联调（1）组装调试数字

13、钟电路，调节输入脉冲的频率，观察当秒显示器显示“59” ，分显示器是否加 1 且秒显示器跳回到“00”开始加法计数至 59，当分显示器和秒显示器显示“59 59” ，时显示器是否加 1 且分显示器和秒显示器归“00 00”状态，秒显示器开始进行下一轮计数。当开关 M 拨至校分状态开关 H 处于计时状态时，观察分显示器是否自动校分，当开关 H 拨至校时开关 M 处于计时状态时，观察时显示器是否自动校时。数字钟电路的联调要注意各部分之间的时序配合关系，然后检查各部分的功能，使其满足设计要求。（2）设计过程中遇到的问题及其解决方法当接通电源时，分显示器和秒显示器只有分显示器在计数，秒计数器显示器的

14、7个二极管都不亮，并且分显示器一直在跳动，而实际生活中是 60 次秒脉冲才会有分显示器的加 1 计数。经调试发现问题，由 555 定时器和分频器发出的秒脉冲并没有送入秒计数器，分显示器一直在跳动说明脉冲发生器的脉冲是准确的，可能是由于分显示器正处于校分状态所以一直在跳动。将秒脉冲送至秒计数器并将开关 M 拨至计数状态，即可解决问题。LED 显示器的显示数字的发光二极管有些不亮，不能构成完整的 09 数字，检查显示器的 10 个引脚接线，发现有些引脚接错至 74LS48 译码器，重新连接引脚线路后，接通电源，显示无误。在连接时显示器的过程中，时显示器不产生进位，也就是当分、秒显示器均显示“59”

15、时，时显示器没有加 1，用二极管测试分计数器的进位信号，当分显示器由“59”跳至“00”时，二极管是否会产生由亮到灭的瞬时下降沿状态，发现并无此现象，调试后发现是接错进位信号，重新接线后时显示器能正常进位。第 3 章 课程设计体会这学期的数字电子技术课程设计课题，我选择了数字电子钟，在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构，掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法，培养了动手实验能力，在实践中检验真理，更是收获颇多。在 6 进制，10 进制，60 进制的进位及 12 进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，这样在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。在设计电路中

16、，往往是先仿真后连接实物图，但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的，例如仿真的连接示意图中，有些引脚悬空，而在实际电路中却不能悬空，必须接低电平，因为在仿真电路中悬空代表低电平，面包板上悬空代表高电平，如果一些芯片的控制信号引脚没有正确连接高低电平，可能造成芯片无法在电路中正常工作。因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的。数字电子技术课程设计报告12此次的数字电子钟设计重点在于仿真和接线，虽然在 EWB 仿真上能把电路图接出来，并能正常显示，但对于电路本身的原理并不是十分熟悉，对上学期的数字电子技术这门课并没有融会贯通，没有建立起全面系统的知识体系，不能很好地把老师教授的知识变为己用，并运用到

17、实际电路中。因此，在学习生活中要多动脑多问几个为什么。通过这次的设计实验更进一步地增强了我的动手能力，这是收获最大之处。第四章 元器件使用说明1集成异步十进制计数器 74LS90集成异步十进制计数器 74LS90 它是二-五-十进制计数器，若将 Qa 与 CKB 相连从CKA 输入计数脉冲其输出 Qd、Qc、Qb、Qa 便成为 8421 码十进制计数器；若将 Qd 与CKA 相连，从 CKB 输入计数脉冲其输出 Qd、Qc、Qb、Qa 便成为 5421 码十进制计数器。74LS90 具有异步清零和异步置九功能。当 R0 全是高电平，R9 至少有一个为低电平时，实现异步清零。当 R0 至少有一个

18、低电平，R9 全是高电平时，实现异步置九。当 R0、R9 为低电平时，实现计数功能。8421BCD 码 5421BCD 码图 7 74LS90 工作原理74LS90 功能表如下：输入输出R01 R02 R91 R92QD QC QB QAH H L H H LL H H L H HL L L LL L L LH L L HH L L H L L L L 计数计数数字电子技术课程设计报告132555 定时器 图 8 555 定时器工作原理图振荡器由 555 定时器构成。在 555 定时器的外部接适当的电阻和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

19、两个比较器C1、C2 的工作状况决定。比较器的参考电压由分压器提供，在电源与地端之间加上 VCC电压，且控制端 V悬空，则上比较器 C1 的反相端“-”加上的参考电压为 2/3VCC，下比较器 C2 的同相端“+”加上的参考电压为 1/3VCC。若触发端 的输入电压V21/3VCC，下比较器 C2 输出为“1”电平，触发器的输入端接受“1”信号，可使触发器输出端 Q 为“1” ，从而使整个 555 电路输出为“1” ；若阈值端的输入电压V62/3VCC，上比较器 C1 输出为“1”电平，触发器的输入端接受“1”信号，可使触发器输出端 Q 为“0” ，从而使整个 555 电路输出为“0” 。控制电压端 V外加电压可改变两个比较器的参考电压，不用时，通常将它通过电容（0.01左右）接地。放电管1 的输出端 Q为集电极开路输出，其集电极最大电流可达 50A，因此，具有较大的带灌电流负载能力。若复位端 D 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