数 字 电 子 钟

1、本科课程设计 课程名称： 数字电路逻辑设计 实验项目： 数 字 电 子 钟 2015 年 1 月 08 日一、设计目的1、了解计时器主体电路的组成及工作原理；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；3、熟悉集成电路及有关电子器件的使用；4、熟练使用multisim仿真软件，在上面仿真；5、通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。二 、设计要求1、设计一个具有时、分、秒显示的电子钟（23小时59分59秒）；2、应该具有手动校时校分的功能；3、应该具有整点报时功能：从59分51秒起(含59分5

2、1秒)，每隔2秒发出一次蜂鸣，连续5次；4、使用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试；5、画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告。三、设计原理1、数字电子钟基本原理数字电子钟的逻辑框图如下图所示。它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。数字电子钟框图如下：2、数字电子钟单元电路设计时钟脉冲已经由实验箱提供,实验箱提供的是秒脉冲；显示电路已经由实验箱提供。(1)计数器电路A秒个位计数器，分个位计数器，时个位计数器均

3、是十进制计数器； B秒十位计数器，分十位计数器均是六进制计数器；C时十位计数器为二进制计数器因此，选择74LS90可以实现二-五-十进制异步计数器芯片实现上述计数功能。另外利用74LS08四2输入与门实现芯片间逻辑组合功能，完成设计。74LS90集成异步计数器：通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下： (1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。 (2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。 

4、;(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。 (4)若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA、QD、QC、QB作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。 (5)清零、置9功能。 a) 异步清零   当R0(1)、R0(2)均为“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即QDQCQBQA0000。 b) 置9功能 当S9(1)、S9(2)均为“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”时

5、，实现置9功能，即QDQCQBQA1001。74LS08逻辑图：74LS151引脚图（八选一数据选择功能）：实现时分秒的电路图如下：时位计数器分位计数器秒位计数器(2)手动校时电路当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。校时电路实现对“时”“分”“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现“时”“分”的校对。对校时的要求是：在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分钟校正时不影响秒和小时的正常计数。手动校时电路图(3)整点报时电路整点报时功能：即从59分51秒起(含59分51秒)，每隔2秒发出一次蜂鸣，连续5次。整点报时电路图3、器件清单类型型号及规格数量中规模集成芯片74LS906中

6、规模集成芯片74LS083中规模集成芯片74LS1512导线若干四 、EDA仿真模拟数字电子钟仿真电路图：整点报时系统仿真结果（仅截图50，51，52，53秒，蜂鸣器由红色发光二极管表示）发光二极管呈蓝色发光二极管呈红色发光二极管呈蓝色发光二极管呈红色仿真结果为24时59分51，53，55，57，59秒呈红色，50，52，54，56，58呈蓝色满足设计要求。五、实际电路验证1、操作过程（1）列出元件清单，领取所需器件，检测芯片的好坏；（2）由于要使用数码显示，所以首先要检查实验箱的好坏；（3）按照事先设计好的仿真电路图搭建实际电路，逐级实现逻辑功能；利用事先打印的图一来完成基本电子钟计数功能，

7、利用图二（即数字电子钟仿真电路图）来完成选作功能图一如下：（4）尝试选作功能的实现；（5）完成实验，做好清理工作。六、电路实物连接图完成了预先仿真的内容，显示电路正常，校时电路也进行了尝试，但最后的报时系统不是很成功，七、心得与体会通过数字电子钟的实际设计，使我更进一步的熟悉了芯片的结构，掌握了相关个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；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，灵活巧妙的运用。把学到的东西与实践相结合，从中对我们学的知识有了更进一步的理解。在实际电路搭建的过程中，出现了很多问题，例如，在校正时间过程中，切换校正时间脉冲和进位脉冲的过程

8、中，跳变很严重，经历很多次改进，问题依旧很严重，但是我们没有放弃，耐心的查找问题，咨询老师，最终成功实现设计目标虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计的过程中，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的都需要好好体会理解，付出一定的心血才能做成。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别，择优选择，极大地扩展知识面和提高设计能力。八 、参考文献1、数字电路逻辑设计（第二版） 主编：王毓银2、数字电路硬件设计实践 主编：贾秀美 本科课程设计 课程名称： 数字电路逻辑设计 实验项目： 数 字 电 子 钟 实验地点： 博 睿 楼 5 层 专业班级： 电信1201 学号： 2012001427 学生姓名： 杨 凯 指导教师： 张文爱 201