2012级电子课程设计报告206数字钟

1、课程设计任务书一、课程设计的主要内容、要求及组织形式（包括课程设计主要目标及成果）主要目标1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。3、学会使用EDAMultisim 对电子电路进行仿真设计。4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。设计内容、要求及设计方案1、任务设计并制作一个数字钟。2、基本要求准确计时，以数字形式显示时、分

2、和秒的时间。小时的计时要求为“12 翻 1”，分和秒的时间要求为 60 进制。校正时间。3、扩展功能定时控制。仿广播电台正点报时。报整点时数。4、总体方案数字钟电路的组成如图 1 所示，其主体电路的工作原理如下：由 555 定时器产生 1kHz 的脉冲信号，经由 74LS90 的几级分频器后，输出 1Hz 的时钟，为由 74LS90和 74LS92 的 60 进制秒计数器提供时钟，秒计数器十位图 1多功能数字钟系统框图二、考核形式及成绩评定规则三、课程设计计划进度考核形式答辩情况、仿真设计结果演示、硬件设计作品演示，并结合设计过程中的工作表现、答疑情况综合评分。成绩评定规则优：硬件均实现任务书

3、规定的基本功能和扩展功能，调试成功；良：实现任务书规定的基本功能和扩展功能，硬件仅实现基本功能，调试成功；中：硬件均实现任务书规定的基本功能，调试成功；及格：仅实现任务书规定的基本功能，调试成功；不及格：硬件均未实现任务书规定的基本功能，调试不成功答辩时间：20 周周四周五上午答辩地点：杨浦校区数电器十位再向 74LS90 和 74LS92的 60 进制分计数器提供时钟，其再为由 74LS191 和 74LS74的 12 进制时计数器提供时钟。秒、分和时计数器的输出分别接到各自的译的输入端，驱动数码管显示。5、可选元器件与非门：74LS00 4 片；计数器：74LS90 5 片、74LS92

4、2 片、74LS191 2 片；译：74LS47 6 片；数码管 4 只；555 定时器：NE555 2 片；发光二极管 4 只；触发器：74LS74 2 片；逻辑门：74LS03 (OC)2 片、74LS04 2 片、74LS20 2 片。四、备注日期课程设计（大型作业）各阶段内容备注19 周周一熟悉课题内容；19 周周二周四上机进行仿真设计；19 周周五演示仿真设计结果，经指导教师认可，领取面包板和元器件；20 周周一周三安装电子电路，在电子调试，指导教师指导；20 周周四调试通过后，演示硬件设计结果，由指导教师验收签字，拍照留档；20 周周五进行答辩，上交课程设计。电子课程设计目录多功能

5、数字钟设计任务与要求6系统框图与设计方案6器件选择与功能简介8设计内容8分秒电路（60 进制）的设计974ls90 引脚图与管脚功能表资料974ls47 引脚图与管脚功能表资料974ls08 引脚图与管脚功能表资料10仿真设计图及原理11连线图13秒信号发生器的设计14时针电路（12 进制）的设计14校时电路的设计14扩展功能设计15总体设计电路图15学习设计心得和致谢15实验过程中遇到及解决方法17成品.18参考文献19附件（元件领用单）20一、设计任务与要求设计任务1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，

6、并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。3、学会使用 EDAMultisim 对电子电路进行仿真设计。4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。设计内容、要求1、任务设计并制作一个数字钟。2、基本要求1）准确计时，以数字形式显示时、分和秒的时间。2）小时的计时要求为“12 翻 1”，分和秒的时间要求为 60 进制。3）校正时间。3、扩展功能1）定时控制。2）仿广播电台正点报时。3）报整点时数。二、系统框图与设计方案数字钟电路的组成如图 1 所示，设计

7、时，按照任务书要求的工作原理如下：由 555 定时器产生 1kHz 的脉冲信号，经由 74LS90的几级分频器后，输出 1Hz 的时钟，为由 74LS90 和 74LS92的 60 进制秒计数器提供时钟，秒计数器十位器十位再向 74LS90 和 74LS92的 60 进制分计数器提供时钟，其再为由 74LS191 和 74LS74的 12 进制时计数器提供时钟。秒、分和时计数器的输出分别接到各自的译的输入端，驱动数码管显示。扩展功能能够实现整点报时、仿电台报时、定时控制等功能。图 1多功能数字钟系统框图但实际硬件连线时因缺少 74LS92 和 74LS191，故用 74LS90来代替，其主体电

8、路的工作原理如下：由 555 定时器产生 1kHz 的脉冲信号，经由 74LS90的五级分频器后，输出 1Hz 的时钟，为由两片 74LS90的 60 进制秒计数器提供时钟，秒计数器十位器十位再向两片 74LS90的 60 进制分计数器提供时钟，其再为由两片 74LS90的 12 进制时计数器提供时钟。秒、分和时计数器的输出分别接到共阴极译74LS48 的输入端，驱动共阴极数码管显示。本小组成员共四人，娴，。本着独立、协作的团队精神，小组成员分工如下：，负责“振荡器”电路模块，主要通过 555 定时器产生 100KHZ 脉冲信号，再通过 74LS90 计数器实现五级分频，借助相关逻辑门最终输出

9、 1HZ 的时钟脉冲，供电路其他模块使用。娴，负责“时”电路模块及“校时”电路模块，主要通过 74LS90 计数器、74LS48 译、数码管、74LS151 八选一数选器及相关逻辑门实现 12 翻 1（0011）的小时电路和校时电路。，负责“分”、“秒”电路模块，主要通过计数器 74LS90、译、数码管及相关逻辑门 74LS08 实现 60 进制分秒电路。，负责“扩展”电路模块，主要通过已有（555 定时器、蜂鸣器、发光二极管、电阻、电容、开关）及相关逻辑门（74LS21 双四输入与门、74LS11三三输入与门、74LS04 六反相器）实现基本数字钟的扩展功能，包括“整点报时”（每 59 分

10、50 秒59 分 59 秒蜂鸣器高低交替整点报时）、“定时控制”（设定时间如 8 时 8 分 8 秒蜂鸣器）、“倒计时提醒”（如内置倒计时 30S，功能启动 30S 后蜂鸣器）等。三、器件选择与功能简介本次课程设计中的任务书要求使用的有：与非门：74LS00 4 片；计数器：74LS90 5 片、74LS92 2 片、74LS191 2 片；译：74LS47 6 片；数码管4 只；555 定时器：NE555 2 片；发光二极管 4 只；触发器：74LS74 2 片；逻辑门：74LS03 (OC)2 片、74LS04 2 片、74LS20 2 片。但因实际情况所使用的有：逻辑门：74LS21 1

11、 片、74ls11 1 片、74LS00 3 片、74LS08 1 片；计数器：74LS90 11 片；译：74LS48 6 片；数码管 6 只；555 定时器：NE555 3 片；发光二极管 3 只；普通二极管 2 个；单刀双掷开关 3 个；蜂鸣器 3 个。四、设计内容本设计主要介绍了基于电子工作MultiSim 设计多功能数字钟电路。整个自动控制系统由六个主要电路：1kHz 脉冲产生部分、一千分频部分、计数部分（小时的十二进制以及分秒的六十进制）、显示部分、校时部分以及三个扩展功能。时分秒电路、校时功能和三个扩展功能。以 MultiSim作为开发,采用图形方式创建电路、构造电路、调用元器件

12、和测试仪器，该工作可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且与实际调试基本相似。该设计不仅仅实现了多功能数字的功能，其多功能表现在它可以显示时间。（一）、分秒电路（60 进制）的设计1.74ls90 引脚图与管脚功能表资料74LS90 是常用的计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。在我所设计的电路中，90 是作为计数器使用的，每一个数位的显示都由其实施。真值表：H=L=低电平 =不定2.74ls47 引脚图与管脚功能表资料Reset Inputs 复位输入输出R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDQCQBQA

13、HHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNT COUNT COUNT COUNTLXLXLXXLXLLX74ls47 是在数码管和计数功能的 74ls90中间作为译码使用。其管脚图和真值表如下图所示。3.74ls08 引脚图与管脚功能表资料在仿真中我运用了两个与门实现了六十进制的功能，而其中的与门在实物中选择的便是 74ls08，它是一个四组而输入与门（正逻辑）这里的分针和秒针的十位都要用到与门，而 08就能完成两个与门的操作。4.仿真设计图及原理：图 2按任务书要求的分秒电路仿真图 3由 90做成的仿真电路（实际安装时的采用的仿真电路）74ls90是异步二-五-十进制加

14、法计数器，它即可作为二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制的加法计数器，在定时和计数功能上 90的用途最为明显，所以再小组的再三考虑和试验下，在硬件操作时决定使用该实现时钟的功能。而在仿真时两种方法都使用。其中，分和秒的各位用 74ls90 计数器接成十进制加法计数器的形式，根据功能表可知，当 6、7 管脚（即清零端）和 2、3 管脚（即置九端）都为低电平时开始计数，当一管脚（CP2）和 12 管脚（QA）相连，给 14 管脚(CP1)下降沿时，是进行十进制计数，输出 8421 码。在设计过程中，因任务书的要求设计了一个用 74ls92的六进制的十位，92 的功能就在这里不一一描述了，其作用

15、和解法与 90 类似。在实际过程中，运用两片 74ls90六十进制，得到分和秒的。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”。5.连线图：图 4连线图（实际安装时的根据管脚做成的连线电路）图 5连线成品效果（二）、秒信号发生器的设计利用 555 定时器的多谐振荡器发生产生 1KHZ 信号，经 1000 分频后得到。图 6分频电路图（三）、时针电路（12 进制）的设计时计数器是一个 24 小时制的计数器，当数字钟运行到 23h5

16、9min59s 时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数字钟应自动显示出 00h00min00s。在仿真阶段，按照任务书制作了一个利用 191和 74LS74的一个时针电路，但在实际连线时发现没有，连线也较为复杂，便换成有两片 90的时针电路，通过到显示 12 时的同步清零来做到显示。（四）、校时电路的设计首先使用数字钟，或当数字钟计时时出现误差时，必须对时间进行校正，通常叫做“校时”，校时是数字钟的基本功能，一般要求能对时和分进行校对。对校正电路的要求是在小时校正时不影响分、秒的正常计数，在分校正时不影响秒和时的正常计数。校时用到了开关和与非门。在实际连线过程中，发现与仿真的情况不同，便使用数

17、据选择器来实施。（五）、扩展功能设计1.整点报时：59 分 50 秒蜂鸣器开始响，发光二极管亮；2.定时控制：8 时 8 分 8 秒蜂鸣器开始响，发光二极管亮；3.倒计时提醒：倒计时 10 秒钟，蜂鸣器开始响，发光二极管亮。五总体设计电路图图 7总体设计电路图一切正常，使用的三个扩展功能都能实现六学习设计心得与致谢：通过本次设计，我系统的学习了 MultiSim。在此之前，我对于 MultiSim的应用只停留在去年的电路课程设计中，而且掌握的并不是很好，而本次课程设计让我系统的掌握了的使用，并且把这学期所学的数电知识充分得以应用。数字钟是本次课程设计中比较复杂的一个课题，这本身对的知识掌握程度

18、有一个很大的考验。刚接到任务的时候，我组组长将任务分工给组员每一个人一项任务，一组四人一人分到一块，因为基础没有其他组员掌握的好，所以我负责最简单的分秒电路的设计这块，也是各小组成员对一种照顾。也正因此，我更要提高效率完成自己的任务。在设计电路时，第一步是选择合适的，通过在网上和书本上才查询相关资料，以及同学的相互讨究，包括的管脚图、功能表，来学习的用法，然后在通过计算和推导得出初步的逻辑图，再使用仿真将功能实施。一开始是按照任务书的要求来设计，所以我一开始是利用了 90 芯片和 92制成的时和分的进制，用阳极数码管和 47 译实施。设计的过程中，我重新对计数器有了新的认识，在此之前，我只懂得

19、做书本上的题，知道图上的连线会结果，去计算结果，不懂得这个原理的应用，而本次的课程设计，让我知道了的如何去让它实现要的功能。这一点让学有所用、学有所成。任务必须要首先完成，完成以后才能够与其他组员的功能相衔接，所以刚开始心情是特别紧迫的，然而，越是着急，在连接面包板时更容易出错。在完成了一系列的仿真设计后，领来了的元件和器材，第一次接触面包板，什么也不会就按着自己的想法去连了。后来经过大家的共同努力，才明白面包板的真实构造，其也是有导通的线路的。只能拆了重新接线，从剥线到连接总电路，一路都有不少出现。在这里我要感谢的老师，感谢他耐心的为解答各种各样的状况和问题，甚至为了能够顺利完成任务，老师还

20、自己加班加点陪到晚上八点多。在这里也要感谢的老师，不仅了书本知识，也让对电子的实际操作有了深入的理解，对电子知识的掌握有了相当大的帮助，也让对电子设计产生了学习，为以后的学习打好了基础。另外，还要感谢组员，在这次课程设计中也帮我了很多，虽然部分比较简单，但在连线时遇到比较大，也是她们帮我一同查线路，一起排除，在设计过程中，我通过她们的设计和制作，我也学到了很多之前都不了解的知识。还要感谢的资源让我方便快捷得去获得知识。所谓实践出真知，本次的电子课程设计是第一次接触到电子面包板，也是第一次尝试用自己的所学知识去完成一样实体的设计，虽然过程中熬了很多天的夜去设计，去连线，但是看到成品出来的那一刻，不知道有多么，也是电