数字电路设计

目录

一、设计目的作用....................1

二、设计要求.........................1

三、设计的具体实现..................2

2、单元电路设计与分析.............3

四、总结.............................8

五、附录.............................9

1、器件..........................9

2、总图.........................10

六、参考文献........................10

多功能数字钟设计报告

一、设计目的作用

现代社会，电子技术得到飞速开展，已经广泛地应用到社会的各个领域。随着电子技

术的广泛应用，社会对电子技术人才的需求日益增大越来越多的人家如到电子行业当中来。

在完成电子技术理论根底课的学习后，为了使学生将所学的理论知识运用到实际，增强学

生的时间操作能力，进而对理论有更高的是认识，学校组织学生进行电子技术的课程设计。

多参数采集数字显示电路，从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路

和时序电路。在设计过程中，首先应了解原理，熟知各局部机理，掌握各落件功能表，画

出原理图。在充分的理论准备之后，进行电路实物制作。通过对它的制作进一步的了解各

种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，还可以进一步学习与掌握各种组

合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。同时也熟悉制图工具软件multisimo

二、设计要求

多功能数字钟由以下几局部组成：555多谐振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器，校

正电路，六十进制秒.分计数器，二十四进制时计数器，秒分时的数码显示局部，连续脉冲

电路，报时电路等。用中小规模集成电路设计一台能显示时分秒的多功能电子钟，具体要

求如下：

1.由555定时器组成的多谐振荡器和分频器产生1HZ标准秒信号；

2.秒，分为00-59六十进制计数器；

3.时为00-23二十四进制计数器；

4.具有校时功能：可手动校时，只要将开关置于手动位置，可分别对秒，分，时进行

连续脉冲输入的校正；

5.具有整点报时功能：整点报时电路要求在每个整点时鸣叫一次。

三、设计的具体实现

1、系统概述

本设计要有显示整点报时的和秒的显示信号可记时的多功能的数字钟，采用555定时器

组成的多谐振荡器和分频器产生1HZ秒脉冲可通过开关来校正，用2片74LS190来组成各

模块的功能实现，用DCD-1IEX显示管显示。

方案：采用555定时器组成的多谐振荡器和分频器产生1HZ秒脉冲提供整个电子钟的

脉冲信号。

由开关1,开关2,开关3控制整个数字钟电路。

对于时分秒的分别校正是直接选用脉冲信号发生器提供秒脉冲信号，用开关S控制秒

的校正，开关M控制分的校正，开关H控制时的校正。

用蓝色灯泡闪烁来表示整点报时。在数码管上显示出时、分，最终实现了自动电子钟

的自动计时功能。

2、单元电路设计与分析

1.74LS190构成秒、分的六十进制计数器

数字钟的“秒”、“分”信号产生电路都是由六十进制计数器构成，“时”信号产生电路

为二十四进制计数器。它们都可以用两个74LS190来实现。

秒个位计数器

74LS190本身就是十进制的，其输入端A、B、C、D（15脚1脚10脚9脚）接低电平，计

数控制端CTEN（脚4）接低电平4个触发器将在时钟上升沿开始计数，加减控制端U/D（脚

5）接低电平。异步置数端LOAD〔脚11）接高电平。由555定时器组成的多谐振荡器和分

频器产生1HZ标准秒信号脉冲由CLK（14脚）端输入。计数器的输出端QA、QB、QC、QD（3

脚2脚6脚7脚）接数码管的1、2、3、4。当秒脉冲输入时，电路状态按二进制序列依次

递增1,QA、QB、QC、QD输出为0000、000K0010、001E0100、0101、0110.0111、1000、

1001,当输出为0000时，输出进位脉冲。

秒的十位计数器

在这里74LS190被接成六进制计数器，接法与秒个位计数器相同，秒个位计数器送来

的进位脉冲,使其按二进制自然序列依次递增。QA、QB、QC、QD端输出为0000、0001>0010、

0011、0100、0101,当输出为0000时,QA、QB、QC、QD输出为0,QA、QD经过非门7404

后再和QC、QD经过一个与非门7420和一个或门7432和一个非门7404,然后把脉冲送入

分的个位。

分计数器的连接方法与秒计数器的相同，分计数器向时计数器送进位脉冲。

秒、分的六十进制计数器的构成如下：

DCDHEX

74LSI90构成六十进制计数器

由74LS190构成的六十进制计数器已经在multisim软件上仿真的到了正确的结果。

U10U11

DCD_HEX

5

XU14A

A74LS04N

14

U3

，—a-D

---

——Ho-LOAD

1-Lo皿D〜R8

BftX/MIK眨

>CLK

74LS190N

六十进制仿真

2.74LS190构成二十四进制计数器

二十四进制计数器，也是用两片74LS190集成块来实现的，方法与六十进制计数器的

接法大同小异。用分计数器送来的进位脉冲送入时的个位计数器，电路在分进位脉冲的作

用下按二进制自然序列依次增加1,当计数到23,这时小时个位输出0011（也就是3）,小

时十位输出0010（也就是2）。

二十四进制计数器的构成如下列图所示。

U8U9

U1

Ag

B

cQB

DQC

QD

•SiD

-U/D-RCO

MUC/MIX

>CLK

74LS190N

74LS190构成的二十四进制计数器

由两片74LS190构成的二十四进制计数器已经在nmltisim仿真软件上验证的到了正确的结

果，如下图的仿真结果，说明设计完全正确。

U8U9

二十四进制的仿真

3.555定时器组成的多谐振荡器和分频器

由555定时器组成的多谐振荡器和分频器可产生1HZ标准秒信号。秒脉冲信号发生器

需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。电路如图

.E3时丫..段“JrxAWTpnsf.look加皿0X0%d.

DQ^U。也田|□?gm

555定时器组成的多谐振荡器和分频器

秒脉冲产生电路由555定时器和外接元电阻RI、R2、电容c构成多谐振荡器。其工作原理

如下：接通电源后，V“:经％、R2给电容C充电。由于电容上电压不能突变，电源刚接通时

口为0,所以555内部比拟器RD=1,SD=0,根本RS触发器置1,输出端Q为高电平。此时

Q=0,使内部放大管截止。当口上升到大于\&/3时，RD=1,SD=1,根本RS触发器状态不变,

即输出端Q仍为高电平，当L上升到略大于2Vcc/3时，RD=1,SD=1,根本RS触发器置0,

输出端Q为低电平。这时Q=l,使内部放电管饱和导通。于是电容C经L和内部放大管放

电，U.按指数规律减小。当盘下降略小于Vcc/3时,内部比拟器RD=1,SD=0,根本RS触发

器置1,输出高电平。这时，Q=0,内部放电管截止。于是C结束放电并重新开始充电。如

此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲。

T=0.7(R1+2R2)C1,R2=69K,R1=5K,Cl=10uF

输出脉冲的频率经计算得到:即1秒

四、总结

每次课程设计是一次难得的锻炼时机，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自

己的想象的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及处理分析电路，设计电路的能

力。我们相信是对我们的一个很好的提高。平时在学习理论知识的时候，我们应该更注重

实践，而不是应付考试的方法。这次的课程设计让我们懂得了它们在实际中的用途，还有

我们身边的很多数字钟电路，这些都是我们自己可以实现的，以前那些神秘的东西在不断

的学习过程中变得不再那么神秘，我们相信，以后还有更多的谜底被揭开。

在这次实训中，由于不会使用仿真器而带来很多麻烦，也浪费了不少珍贵时间，但是

我们克服了。在连接电路时也出现连接失误导致运行出错。在老师的指导建议下，我们又

改良设计方案，也将缺乏的地方去除了，使得整体更加可观。设计更完美。

通过这次课程设计，我们还更加深了理论知识的学习。在这次的设计中，我们用到了

555芯片、译码器等以及学会了mutisim的使用。

五、附录

1、器件

本设计主要用到的实验器件：数码管6个、74LS190芯片6个、74LS00芯片1个、74LS04

芯片6个、74LS32芯片2个、74LS20芯片2个、灯泡2个、555定时器1个、开关5个

2、总图

U13

展

A书

B

CH8

O8

-CTO

•era•LOkd

-X01D-V/D・M0

•C/D-9CQXAX/Mnr

3/MDf>CLK

/4LS190N

■S19ON