【正文】 術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）北京 ：高等教育出版社， .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .武漢：華中理工大學(xué)出版社， .電子技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)（數(shù)字部分） .北京：高等教育出版社， 中心電子學(xué)組編，鄭家龍、王小海、章安元主編 .集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程 .北京：高等教育出版社， 2021 第二篇：數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) —— 數(shù)字鐘 四川工業(yè)科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)專業(yè)名稱 :電子信息工程課程名稱：數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)課題名稱：自動節(jié)能燈設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員：蔡志荷指導(dǎo)教師：廖俊東 2021年 1月 10日 《模擬電子 技術(shù)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書 一、課題名稱：數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 二、技術(shù)指標(biāo)： （ 1）掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試方法。校對時間總是在標(biāo)準(zhǔn)時間到來之前進(jìn)行，分四個步驟：首先把小時計(jì)數(shù)器置到所需的數(shù)字；然后再將分計(jì)數(shù)器置到所需數(shù)字；在此同時或之后，將秒計(jì)數(shù)器在零時停計(jì)數(shù)，處于等待啟動；當(dāng)選定的標(biāo)準(zhǔn)時刻到達(dá)的瞬間，按起動按鈕，電路則從所預(yù)置時間開始計(jì)數(shù)。在 59 分 50 秒到 59 分 59 秒之間，只有秒的個位計(jì)數(shù)，分的十位 QDQCQBQA輸出 0101,個位 QDQCQBQA輸出 1001，秒的十位 QDQCQBQA輸出 0101均不變，而秒的個位 QA 計(jì)數(shù)過程中輸出在 0 和 1 之間轉(zhuǎn)。根據(jù) A、 B、 C、 D 所得的計(jì)數(shù)信號，數(shù)碼管顯示的相對應(yīng)的字型。 圖 10 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器 4． 3 譯碼顯示電路 譯碼顯示電路是將計(jì)數(shù)器輸出的 8421BCD 碼譯成數(shù)碼管顯示所需要的高低電平，我們采用陰極七段數(shù)碼管，引腳如圖 11。秒十位計(jì)數(shù)單元為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。“秒”和“分”計(jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，而“時”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制。 C2 是溫度特性校 正用的電容，一般取 20~405pF，電容 C C2 與晶體共同構(gòu)成Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩器頻率的控制，并提供必要的 1800相移，最后輸出 fs=32768Hz。 4． 1 秒信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 晶體振蕩分頻電路石英晶體振蕩電路 1．采用頻率 fs＝ 32768Hz 的石英晶體。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿 60 后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿 60 后觸發(fā)時計(jì)數(shù)器電路，當(dāng)計(jì)滿 24 小時后又開始下一輪的循環(huán)計(jì)數(shù)。 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)選定方案確定實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的基本電路和擴(kuò)展電路，畫出電路原理圖。 為了使數(shù)字鐘使用方便，在設(shè)計(jì)上使用了一個變壓器和一個整流橋來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘電能的輸入，使得可以方便地直接插入 220V 的交流電就可以正常地使用了。 譯碼顯示：將“時”“分”“秒”顯示出來。一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼顯示器等幾部分組成。數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘 第一篇：數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘 摘要 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。 振蕩電路：主要用來產(chǎn)生時間標(biāo)準(zhǔn)信號，因?yàn)闀r鐘的精度主要取決于時間標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率及穩(wěn)定度，所以采用石英晶體振蕩器。將計(jì)數(shù)器輸入狀態(tài)，輸入到譯碼器，產(chǎn)生驅(qū)動數(shù)碼顯示器信號，呈現(xiàn)出對應(yīng)的進(jìn)位數(shù) 字字型。關(guān)鍵詞數(shù)字鐘振蕩計(jì)數(shù)校正報時 目錄 1 設(shè) 計(jì) 目的 ...........................................................42 設(shè) 計(jì)任務(wù) ...........................................................43 數(shù) 字 電 子 鐘 的 組 成 和 工 作 原理 .......................................... 數(shù)字鐘的構(gòu)成 ......................................................原理分析 .......................................................... 數(shù)字點(diǎn) 鐘的基本邏輯功能框圖 ........................................54．?dāng)?shù)字鐘的電路設(shè)計(jì) .................................................. 秒信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) ............................................... 時間計(jì)數(shù) 電 路 的 設(shè)計(jì) ................................................ 譯碼顯示電路 .....................................................正 點(diǎn) 報 時 電 路 的 設(shè)計(jì) ................................................ 校時電路的設(shè)計(jì) ....................................................135 設(shè)計(jì)心得 ........................................................146 參考文獻(xiàn) .............................................................15 1 設(shè)計(jì)目的 在學(xué)完了《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子電路的工程實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉動手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。 3 數(shù)字電子鐘的組成和工作原理 3． 1 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路、報時電路等部分組成，這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣的基本電路。由于計(jì)數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路可以對分和時進(jìn)行校時。 D D2是反相器， D1用于振蕩， D2用于緩沖整形。 圖 4 石英晶體振蕩電路 2．多級分頻電路 將 32768Hz 脈沖信號輸入到 CD4060（內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4－ 4）組成的脈沖振蕩的 14 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以從最后一級 Q14 輸出的脈沖信號頻率為： 32768/214=32768/16384=2Hz 如圖 6。采用10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS162 來實(shí)現(xiàn)時間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能，其為雙2510 異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均有異步清零端（高電平有效）。將１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６（ 0110）進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器計(jì)到 QDQCQBQA 為 0110時，同時對秒的個位和十位進(jìn)行清 0，另外 QC 可作為向上的進(jìn)位信號與分個位的計(jì)數(shù)單元的ＣＰ A 相連。 其則譯碼電路就應(yīng)選接與它配套的共陰極七段數(shù)碼驅(qū)動器。其具體電路圖如圖 13。所以可以利用與非門的相與功能，把分十位的 QC、QA,分個位的 QD、 QA，秒十位的 QC、 QA 和秒個位的 QA 相“與非”作為控制信號控制與非門的開斷，從而 控制蜂鳴器的響和停。由此可知，校時電路應(yīng)具有預(yù)置小時，預(yù)置分、等待啟動、計(jì)時四個階段，因此，我們設(shè)計(jì)的校時電路，方便、可靠地實(shí)現(xiàn)這四個階段所要求的功能。（ 2）熟練使用 proteus仿真軟件。（ 3）選擇合適的元器件，設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號和輸出 方式，確保電路正確性。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時鐘脈沖。整點(diǎn)報時電路時根據(jù)計(jì)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(shí)現(xiàn)報時。 關(guān)鍵詞：數(shù)字時鐘，振蕩器，計(jì)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(jì) 第 1 章設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)指標(biāo)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(jì)分和時，還可以計(jì)秒、分、時，分別為 12 進(jìn)制或 24 進(jìn)制，外加校時和整點(diǎn)報時電路。 因此本次設(shè)計(jì)就用數(shù)字集成電路和一些簡單的邏輯門電路來設(shè)計(jì)一個數(shù)字式電子鐘，使其完成時間及星期的顯示功能。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)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。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 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(jì)數(shù) 本題目核心器件是計(jì)數(shù)器，常用的有同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74HC160 以及異步 二、 五、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90芯片。 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(jì) 9 端，兩個同時為高電平時， Q3Q2Q1Q0=1001,；正常計(jì)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。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。 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。 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。使用時公共陽極接＋ 5V。其中計(jì)秒和記分都是 60 進(jìn)制，而計(jì)時為 24進(jìn)制。所謂異步60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即兩片 74LS90的時鐘不一致。而計(jì)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(yùn)算結(jié)果。這樣，個位和十位之間的進(jìn)位信號就找到了，把個位的 Q3（ 11 端）連接到十位的 CKA（ 14端）上。 圖 32 當(dāng)十位計(jì)數(shù)到 6時，輸出 0110，其中正好有兩個高電平，把這兩個高電平 Q2 和 Q1 分別接到 74LS90 的 R0(1)和 R0(2)端，即可實(shí)現(xiàn)清零。當(dāng)秒電路計(jì)到 59 秒時，產(chǎn)生一個高電平，在計(jì)到 60 秒時變成低電平，來一個下降沿送給計(jì)分電路做時鐘。 用兩片 74LS90 實(shí)現(xiàn)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，首先把兩片 74LS90 都接成十進(jìn)制，并且兩片之間連接成具有十的進(jìn)位關(guān)系，即接成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后在計(jì)到 24 時，十位和個位同時清理。 圖 34 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 計(jì)分和計(jì)時電路可以先單獨(dú)用秒脈沖調(diào)試，以節(jié)省時間。但為了仿真時使器件管件的邏輯狀態(tài)顯示不影響數(shù)顯的效果，可以從主菜單中把邏輯顯示去掉即可。校時校分時應(yīng)切斷秒、分、時計(jì)數(shù)電路之間的進(jìn)位連線。見圖 37，U16:A和 U10:D組成的與門輸出即為報時開始信號。 把上述分析所得到的的報時開始信號分別和兩個報時鎖存信號相與，產(chǎn)生兩路報時鎖存信號，如圖 37，上面一路為高音報時鎖存，下面一路為低音報時鎖存。 實(shí)驗(yàn)時，把 59 分 50 秒這個報時開始信號直接用高電平取代，這樣比較省時。能夠?qū)崿F(xiàn)整點(diǎn)報時。 圖 本次課程設(shè)計(jì)電路完全按照仿真圖所連的，在測試時，當(dāng)開始進(jìn)行時校時時，沒有出現(xiàn)問題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時時，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)電路的秒電路開始亂跳出錯。在這過程中對我們學(xué)的知識了更進(jìn)一步的理解，而且更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法，也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。在此我要感謝我同組的搭檔蔡西！然后，非常感謝廖老師的耐心指導(dǎo)！ 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 【 1】張存禮、韓愛娟主編 .電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn) .北京師范大學(xué)出版社 .。振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)過分頻器形成秒脈沖信號，秒脈沖信號輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。 分頻器：因?yàn)檎袷幤鳟a(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號頻率很高，要是要得到“秒”信號，需一定級數(shù)的分頻器進(jìn)行分頻。 由于計(jì)數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路可以對分和時進(jìn)行校時。 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)指標(biāo) 1．時間計(jì)數(shù)電路采用 24 進(jìn)制，從 00 開始到 23 后再回到 00； 2 位數(shù)碼管顯示時、分、秒； 、校分功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； ，當(dāng)時間到達(dá)整點(diǎn)前 10 秒開始，蜂鳴器 1 秒響 1 秒停地響 5次。 3． 2原理分析 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。另外，計(jì)時過程要具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點(diǎn)前 10 秒開始，蜂鳴器 1 秒響 1秒停地響 5次。 Rf為反饋電阻（ 10~100MΩ），反饋電阻的作用是為 CMOS 反相器提供偏置，使其工作在放大狀態(tài)。再經(jīng)過二次分頻，得到 1Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號脈沖，即秒脈沖如圖 7。4． 2． 1“分”、“秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 選用兩塊 74LS162 采用異步清零的方法完成 60 進(jìn)制。其具體連接圖如圖 9ＣＰ A 相連，其具體連接圖如圖 9。譯碼顯示電路可采用 CD4511BC7段譯碼驅(qū)動器，其芯片引腳如圖 12。 圖 11 陰極七段數(shù)碼管 圖 12 芯片 CD4511BC7段譯碼驅(qū)動器引腳 圖 13 譯碼顯示電路