【正文】 ............................................................................................. 具 體 要求 ......................................................................................................................... 設(shè)計要求 .........................................................................................................................3 第 2 章 元 件 清 單 及 主 要 器 件 介紹 ...................................................................................................4 元件 清單 ......................................................................................................................... 主要器件介紹 .................................................................................................................4 計數(shù) ......................................................................................................................................................................................................................... 七段 數(shù) 碼 顯 示器 .................................................................................................7 第 3 章 設(shè) 計 原 理 與 電路 ...................................................................................................................8 計 時 電路 .........................................................................................................................8 計 秒 、 計 分 電路 ................................................................................................. 計 時 電路 ......................................................................................................... 校時電路 ....................................................................................................................... 報 時 鎖 存 信號 ................................................................................................... 報時 ...................................................................................................................13第 4 章 仿 真 結(jié) 果 及 誤 差 分析 ......................................................................................................... 實驗結(jié)果 ....................................................................................................................... 實 時 分析 .......................................................................................................................15 第 5 章 設(shè) 計 總結(jié) .............................................................................................................................16 參 考 文獻 .........................................................................................................................................17 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 摘要 本次課程設(shè)計的主題是數(shù)字電子鐘。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、顯示器、整點報時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，這里用多諧振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用 60進制計數(shù)器，每累計 60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用 60 進制計數(shù)器 ，每累計 60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用 24 進制計時器，可實現(xiàn)對一天 24 小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位 LED 七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)蜂鳴器實現(xiàn)報時。 數(shù)字電子時鐘優(yōu)先編碼電路、譯碼電路將輸入的信號在顯示器上輸出；用控制電路和調(diào)節(jié)開關(guān)對 LED 顯示的時間進行調(diào)節(jié)，以上兩部分組成主體電路。通過譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在報警電路上實現(xiàn)整點報時功能 等，構(gòu)成擴展電路。本次設(shè)計由震蕩器、秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器、 BCD七段顯示譯碼 /驅(qū)動器、 LED 七段顯示數(shù)碼管設(shè)計了數(shù)字時鐘電路，可以實現(xiàn)：計時、顯示，時、分校時，整點報時等功能。 關(guān)鍵詞：數(shù)字時鐘，振蕩器，計數(shù)器，報時電路 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 第 1 章設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計指標數(shù)字鐘簡介 數(shù)字鐘電路是一款經(jīng)典的數(shù)字邏輯電路，它可以是一個簡單的秒鐘，也可以只計分和時，還可以計秒、分、時，分別為 12 進制或 24 進制，外加校時和整點報時電路。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚纳钊沼闷贰?廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小、功能多、攜帶方便等優(yōu)點。 因此本次設(shè)計就用數(shù)字集成電路和一些簡單的邏輯門電路來設(shè)計一個數(shù)字式電子鐘，使其完成時間及星期的顯示功能。多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。具有時間顯示、走時準確、顯示直觀、精度、穩(wěn)定等優(yōu)點，電路裝置十分小巧 ,安裝使用也方便而受廣大消費的喜 愛。 具體要求 掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、測試方法； 進一步鞏固所學(xué)的理論知識，提高運用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力； 提高電路布局，布線及檢查和排除故障的能力。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 設(shè)計要求 設(shè)計一個有“時”、“分”、“秒”（ 23 小時 59 分 59 秒）顯示，且有校時功能的電子鐘。 用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進行組裝、調(diào)試 畫出框圖和邏輯電路圖、寫出設(shè)計、實驗總結(jié)報告。 整點報時。在 59 分 51 秒時輸出信號，音頻持續(xù) 10 秒，在結(jié)束時刻為整點。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 第 2 章元件清單及主要器件介紹 元件清單 74LS90（ 6個） 74LS47（ 6個） 74LS00（ 6個） 74LS20（ 6個） 74LS04（ 6個） 共陽七段數(shù)碼顯示器（ 6個） 蜂鳴器（ 1 個） 快關(guān)若干，電阻若干 主要器件介紹 計數(shù) 本題目核心器件是計數(shù)器，常用的有同步十進制計數(shù)器 74HC160 以及異步 二、 五、十進制計數(shù)器 74LS90芯片。 74LS90的引腳圖如圖 21表示。 圖 2174LS90 內(nèi)部是由兩部分電路組成的。一部分是由時鐘 CKA 與一位觸發(fā)器 Q0 組成的二進制計數(shù)器，可記一位二進制數(shù)；另外一部分是由時鐘 CKB與三個觸發(fā)器 Q Q Q3 組成的五進制異步計數(shù)器，可記五個數(shù) 000~ Q0 和CKB 連接起來， CKB 從 Q0 取信號，外部時鐘信號接到 CKA 上，那么由時鐘 CKA 和 Q0、 Q Q Q3 組成十進制計數(shù)器。 R0(1)和 R0(2)是異步清零端，兩個同時為高 電平有效； R9(1)和 R9(2)是置 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 9 端，兩個同時為高電平時， Q3Q2Q1Q0=1001,；正常計數(shù)時，必須保證 R0(1)和 R0(2)中至少一個接低電平， R9(1)和 R9(2)中至少一個接低電平。 74LS90的功能表如表 21所示。 表 的引腳圖如圖 23表示。 圖 23 譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。 74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用。 表 22 列出了 74LS47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 表 22H=高電平， L=低電平， =不定 74LS47譯碼器原理如圖 24. 圖 24 74LS47 是 BCD7 段數(shù)碼管譯碼器 /驅(qū)動器， 74LS47 的功能用于將 BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字 ,通過它解碼，可 以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約了單片機的 IO 開銷。因此是一個非常好的芯片！但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮，此類芯片已較少用，大部份情況下都是用動態(tài)掃描數(shù)碼管的形式來實現(xiàn)數(shù)碼管顯示。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 共陽極七段數(shù)碼管引腳圖如圖 25表示。 圖 25LED數(shù)碼管中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平的則不點亮。實 驗中使用的 LED顯示器為共陰極接法。 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接＋ 5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平的則不點亮，而輸入高電平的則不點亮。 注：課設(shè)中使用的是共陽極數(shù)碼管。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 第 3 章設(shè)計原理與電路 計時電路 計時電路共分三部分：計秒、計分、計時。其中計秒和記分都是 60 進制，而計時為 24進制。難點在于三者之間進位信號的實現(xiàn)。 、計分電路 個位向十位的進位實現(xiàn)。 用兩片 74LS90 異 步計數(shù)器接成一個一步的 60 進制計數(shù)器。所謂異步60 進制計數(shù)器，即兩片 74LS90的時鐘不一致。各位時鐘為 1Hz 方波來計秒，十位計數(shù)器的時鐘信號需要從個位計數(shù)器來提供。 進位信號的要求是在十個秒脈沖中只產(chǎn)生一個下降沿，且與第十秒的下降沿對齊。只能從個位計數(shù)器的輸出端來提供，不可能從其輸入端來找。而計數(shù)器的輸出端只有 Q0、 Q Q Q3 四個信號，要么是其中一個，要么是它們之間的邏輯運算結(jié)果。 把個位的四個輸出波形畫出來，如圖 31所示。 圖 31 由于 74LS90 是在時鐘的下降沿到來時計數(shù)，所以 Q3 正好符合要求，在