【正文】 同時(shí)計(jì)數(shù)器74LS191的控制端又恢復(fù)為低電平，重新開始下一個(gè)12的計(jì)數(shù)周期。1通過(guò)與門與1清零端R相連，實(shí)現(xiàn)6進(jìn)制轉(zhuǎn)換，與門的輸出同時(shí)還作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位計(jì)數(shù)電路CP0’相連。 用CD4060構(gòu)成的電子鐘振蕩與分頻電路如果精度要求不高，也可以采用由集成邏輯門與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器，或由集成定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。 ①振蕩器振蕩器是數(shù)字鐘的核心。顯示器采用LED七段數(shù)碼管。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：，完成基本功能：以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，小時(shí)的顯示為“12”翻“1”，手動(dòng)快校時(shí)。實(shí)驗(yàn)要求：，LED數(shù)碼顯示器為主要器件設(shè)計(jì)并制作一多功能數(shù)字電子鐘，要求具有如下功能：①基本功能：以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，小時(shí)的顯示為“12”翻“1”，手動(dòng)快校時(shí)。①擬定數(shù)字電子鐘電路的組成框圖，要求電路的基本功能與擴(kuò)展功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，使用的器件要盡量少、成本低。實(shí)驗(yàn)原理：數(shù)字電子鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的電路，主要由基準(zhǔn)頻率源、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字顯示器和校準(zhǔn)電路等組成。該系統(tǒng)的工作原理是：由振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。由于石英晶體振蕩器的輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號(hào)，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。③時(shí)分秒計(jì)數(shù)器時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)三個(gè)部分。選用74LS191和74LS74，： 時(shí)計(jì)數(shù)器74LS191是帶異步置數(shù)端的16進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)成09的10進(jìn)制加法器和2→1的減法計(jì)數(shù)器，用它做19的計(jì)數(shù)何從12→1的減法計(jì)數(shù)。CD4511是CMOS BCD碼到7段鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)電路，它可以直接驅(qū)動(dòng)共陰極LED，圖中電阻器限流的作用，其阻值應(yīng)根據(jù)電源電壓來(lái)決定，一般限制LED數(shù)碼管每段筆畫10mA左右。撥動(dòng)開關(guān)K時(shí)，與非門G2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器處于0狀態(tài)，這時(shí)數(shù)字鐘處于校正狀態(tài)，秒信號(hào)可以直接進(jìn)入計(jì)數(shù)器，而進(jìn)位信號(hào)被阻止，因而能夠較快地校正相應(yīng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。只有當(dāng)十位的（Q2Q0）M2=11，分個(gè)位的（Q3Q0）M1=11，秒十位的（Q2Q0）S2=11以及秒個(gè)位的Q0S2=1時(shí)，音響電路才能工作。根據(jù)以上要求。當(dāng)分十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖的上升沿來(lái)到時(shí)，小時(shí)計(jì)數(shù)器加1，新的小時(shí)數(shù)被置入74LS191，進(jìn)位脈沖的上升沿同時(shí)又使74LS191的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，經(jīng)GG3延時(shí)后使LD’=1，此時(shí)74LS191進(jìn)行減法計(jì)數(shù)技術(shù)脈沖由1Hz秒信號(hào)提供。①在Proteus軟件中繪制電路圖。因此，我們將原本輸入為H1H13的與非門U18改為輸入為H10’、H1H12’、H13的四輸入與非門，然后再進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)功能可正常實(shí)現(xiàn)。電路布線的整體設(shè)計(jì)理念是在電路板的一周布上一圈的電源線和地線，當(dāng)有需要時(shí)直接橫向延伸進(jìn)去進(jìn)行連接；電路的其它部分則采取自動(dòng)布線然后手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的方法。SW1是整點(diǎn)報(bào)時(shí)控制電路，當(dāng)開關(guān)1閉合時(shí)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能使能，開關(guān)1打開，整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能關(guān)閉。示波器探頭首先接CD4060的4腳，接地端接電源地，測(cè)得1kHz左右的方波信號(hào)。長(zhǎng)按校分按鈕，可以看到兩個(gè)分鐘的數(shù)碼管顯示按60進(jìn)制以秒計(jì)數(shù)，到達(dá)59后小時(shí)加1，說(shuō)明分鐘模塊正常工作。最后我們決定將按鍵開關(guān)換成撥碼開關(guān)來(lái)得到電平，通過(guò)1Hz信號(hào)來(lái)校時(shí)。更換74LS390后，電路正常工作，390有稍微發(fā)熱但不會(huì)發(fā)燙，390接地腳電壓與電源地相同，可以正常使用。調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)該注意控制開關(guān)的作用。電路存在問(wèn)題。這說(shuō)明該電路中存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，置數(shù)信號(hào)LD1比置數(shù)要先到達(dá)減法計(jì)數(shù)器導(dǎo)致電路報(bào)了之前的小時(shí)數(shù)，我們通過(guò)接入電容來(lái)增加LD1所在電路的延遲時(shí)間，使置數(shù)先傳到減法器后再有置數(shù)信號(hào)的變化。原理部分也加深了我對(duì)邊沿觸發(fā)的理解。我們通過(guò)對(duì)顯示出的紅藍(lán)塊指示高低電平經(jīng)過(guò)一段時(shí)間觀察可以看出能得到1Hz的信號(hào)。我們?cè)谡{(diào)試中也遇到了很多問(wèn)題，首先電路在設(shè)計(jì)繪制時(shí)有一網(wǎng)絡(luò)名寫錯(cuò)，在修改時(shí)我們將連線斷開后用導(dǎo)線重新連線解決了問(wèn)題。在此次實(shí)驗(yàn)中，我們小組三個(gè)組員都有各自的分工，我主要負(fù)責(zé)答辯ppt的準(zhǔn)備、電路的仿真分析和部分電路的修改以及最后的電路調(diào)試等。分析出電路問(wèn)題原因后，我們也很快地找到了解決問(wèn)題的方法，將原本的進(jìn)位信號(hào)Q3=1，Q0=1改為Q3=1，Q2=0，Q1=0，Q0=1，這樣只有四位到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，才會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)，再次仿真就發(fā)現(xiàn)功能已經(jīng)可以正確實(shí)現(xiàn)了。陳肖葦：這次實(shí)驗(yàn)主要擔(dān)任的工作是原理圖主體部分以及兩個(gè)擴(kuò)展部分的繪制，PCB的全部設(shè)計(jì)以及修改過(guò)程，PCB的安裝與焊接以及電路板的調(diào)試幾個(gè)過(guò)程，下面我講分塊講一下我在幾個(gè)方面的心得體會(huì)：PCB版圖的設(shè)計(jì)與修改 為了節(jié)約時(shí)間考慮，所以在原理圖繪制完成之后，PCB版圖就和原理圖的仿真同步進(jìn)行了，但是由于一些細(xì)節(jié)上的原因，導(dǎo)致提前進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)并沒(méi)有很好的提高時(shí)間利用率。圖2：main_saved3(第一次自動(dòng)布線)然而這樣的自動(dòng)排版的最大的問(wèn)題就是電源和地線過(guò)細(xì)，而且又不能直接批量修改，因?yàn)樵趦?nèi)部的地方，直接修改會(huì)導(dǎo)致電路互聯(lián)，引起短路。這既是我當(dāng)時(shí)檢查不夠仔細(xì)導(dǎo)致的問(wèn)題，同時(shí)也是我不會(huì)使用DRC的原因，在電路板發(fā)下來(lái)之后，經(jīng)過(guò)向老師請(qǐng)教，知道了如何用軟件檢查布線的結(jié)果，即DRC(design rule check 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)，極大的減少了以后出現(xiàn)這種細(xì)節(jié)性錯(cuò)誤的可能性，也算是一種進(jìn)步吧。而對(duì)于數(shù)值比較器的問(wèn)題，設(shè)計(jì)的時(shí)候是按3210的數(shù)序進(jìn)行高低比較的，但是撥碼開關(guān)上的順序是1234（錯(cuò)位的以為因?yàn)椴挥绊懻５拇竽X譯碼，所以不考慮，即對(duì)人腦來(lái)說(shuō)不論是3210，還是4321只要是連續(xù)的四位數(shù)，結(jié)果都是一樣的），因此出現(xiàn)的問(wèn)題就是邏輯上的高低和物理上的高低相反，因此對(duì)于單個(gè)撥碼開關(guān)使用的時(shí)候，最高位在右邊，要從右向左讀數(shù)，增加了使用難度，而讓用戶違反常規(guī)思維使用，讓用戶適應(yīng)產(chǎn)品的做法，是一款產(chǎn)品設(shè)計(jì)的非常大的缺陷，這也是以后在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的時(shí)候要考慮的重要問(wèn)題——在功能以及價(jià)格相同的時(shí)候，用戶體驗(yàn)往往決定了產(chǎn)品的出路。圖9：整點(diǎn)報(bào)時(shí)的數(shù)據(jù)輸入端最多經(jīng)過(guò)了三段延時(shí)最后，不得不說(shuō)這么大的一個(gè)項(xiàng)目真的是對(duì)自己的一個(gè)鍛煉，不僅僅開始的時(shí)候要進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)和改錯(cuò)，要耗費(fèi)那么長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行一個(gè)PCB的設(shè)計(jì)和修改，要把一塊漏洞百出的電路調(diào)試到正常狀態(tài)，無(wú)論哪一步都很燒腦子，但是無(wú)論哪一步收獲都很大。數(shù)字電子鐘能夠?qū)r(shí)間以數(shù)字的形式直觀地展現(xiàn)出來(lái)，讓人們更加清楚地掌握時(shí)間，因此備受人們的青睞。圖1為數(shù)字鐘的邏輯框圖?！懊搿焙汀胺帧庇?jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼是編碼的逆過(guò)程，即，將給定的代碼進(jìn)行翻譯的過(guò)程。該正點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能為：最外端對(duì)其安裝一個(gè)喇叭，每當(dāng)正點(diǎn)到來(lái)時(shí)，按4次低音和一次高音的順序發(fā)出間斷聲響，最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻正好是正點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用有集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器組成，由它得到高頻信號(hào)；再將此信號(hào)傳至由3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74LS90相串聯(lián)得到的分頻器中，從而得到我們計(jì)時(shí)所需要的秒信號(hào)（頻率為1Hz的秒信號(hào)）；之后再將該信號(hào)傳至計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響數(shù)字表的準(zhǔn)確，且計(jì)數(shù)器部分是我們《電子技術(shù)》課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，計(jì)數(shù)器包括兩部分，即24進(jìn)制計(jì)數(shù)和60進(jìn)制計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)24進(jìn)制計(jì)數(shù)采用CD4518來(lái)實(shí)現(xiàn)，60進(jìn)制采用我們《電子技術(shù)》課本上學(xué)到的方法：采用兩片74LS161組成256進(jìn)制計(jì)數(shù)器后再用反饋歸零法來(lái)組成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器；經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)數(shù)后，再將信號(hào)傳至譯碼器，由于我們?cè)谛滦^(qū)做電子試驗(yàn)時(shí)，在“譯碼器及其應(yīng)用”試驗(yàn)中曾用到芯片CD4511，故本設(shè)計(jì)采用顯示譯碼器CD4511,來(lái)進(jìn)行對(duì)來(lái)自計(jì)數(shù)器信號(hào)的譯碼（需要在輸入端與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻）；最后將時(shí)間以數(shù)字形式體現(xiàn)在顯示器上，顯示器由七段發(fā)光二極管采用共陰極接法組成；本設(shè)計(jì)還有一個(gè)能夠正點(diǎn)報(bào)時(shí)的擴(kuò)展電路，它的功能是每當(dāng)正點(diǎn)到來(lái)時(shí)，按4次低音和一次高音的順序發(fā)出間斷聲響，它由組合邏輯電路組成。數(shù)字電子鐘要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，七段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)器需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，60進(jìn)制、24進(jìn)制可以采用74LS160計(jì)數(shù)器構(gòu)成。本設(shè)計(jì)采用555構(gòu)成的自激多諧振蕩器通過(guò)調(diào)節(jié)電阻值產(chǎn)生1000Hz的高頻信號(hào)。用74LS160實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制與二十四進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路。 蜂鳴器接線圖電路應(yīng)在整點(diǎn)前5秒開始報(bào)時(shí)，即在59分55秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路控制信號(hào)。課程設(shè)計(jì)體會(huì)這學(xué)期期末我們做了數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的是數(shù)字電子鐘。I will remember it forever！參考文獻(xiàn)及資料【1】Multism9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用/董玉冰主編.—北京：清華大學(xué)出版社， 【2】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)/閻石主編；清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.—5版.—北京：高等教育出版社， 【3】模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)/童詩(shī)白，華成英主編；清華大學(xué)電子教學(xué)教研組編.—4版.—北京：高等教育出版社， 【4】數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐/吳慎山主編.—北京：電子工業(yè)出版社， 【5】Multism7電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用/熊偉等主編.—北京：清華大學(xué)出版社， 【6】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)/范文兵主編.—北京：清華大學(xué)出版社， 【7】數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)/候傳教等編.—北京：電子工業(yè)出版社， 【8】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程/張秀娟，薛慶軍主編.—北京：北京航空航天大學(xué)出版社，第四篇：數(shù)字邏輯課題報(bào)告—電子鐘電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師:驗(yàn)收時(shí)間：201 年日月一﹑設(shè)計(jì)目的及要求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘，達(dá)到要求如下：1． 能進(jìn)行正常的記時(shí)、記分、記秒，、校分以及秒清0的功能，完成全部電路設(shè)計(jì)后在實(shí)驗(yàn)板上下載，驗(yàn)證設(shè)計(jì)課題的正 確性。（1）k1：校時(shí)鍵。（1）k3：校時(shí)鍵。entity bin7 is port(date_in:in std_logic_vector(3 downto 0)。： library ieee。end arch。architecture rtl of mux_2 is begin process(sel,d1,d2)begin if(sel=39。sel:in std_logic。use 。and s2=39。y:out std_logic)。end bijiao。co :out std_logic)。139。entity mod_24 is port(clk:in std_logic。beginprocess(clk)beginif clr=39。yhend two。在此還要感謝學(xué)校給我們提供了實(shí)驗(yàn)器材。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及心得體會(huì)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：程序?qū)崿F(xiàn)了現(xiàn)實(shí)情況下正常時(shí)間的顯示，時(shí)間的調(diào)整，鬧鐘的設(shè)置，還有鬧鐘的響鈴以及整點(diǎn)的報(bào)時(shí)。139。co :out std_logic)。yhend six。beginprocess(clk)beginif clr=39。entity mod_60 is port(clk:in std_logic。use 。)thencase ind iswhen “000”=ywhen “001”=ywhen “010”=ywhen “011”=ywhen “100”=ywhen “101”=ywhen “110”=ywhen “111”=ywhen others=yend case。end decode3_8。139。（四位）library ieee。d2 :in std_logic。y:out std_logic_vector(3 downto 0))。architecture duan of bin7 is begin process(date_in,en)beginif en=39。（3）k6：k6=0時(shí)清零,k6=時(shí)正常運(yùn)行。（3）k8：秒清零。四、具體設(shè)計(jì)：頂層結(jié)構(gòu)功能圖：根據(jù)總體設(shè)計(jì)框圖，可以將整個(gè)系統(tǒng)分為6個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別是計(jì)時(shí)模塊、校時(shí)模塊、整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊、鬧鐘模塊、動(dòng)態(tài)顯示模塊及正常顯示時(shí)間與鬧鐘時(shí)間的切換模塊。所謂博覽群書，而后了然于胸。 報(bào)時(shí)電路實(shí)際接線圖 進(jìn)位脈沖 進(jìn)位脈沖 秒計(jì)數(shù)與報(bào)時(shí)電路整體電路圖 秒計(jì)數(shù)與報(bào)時(shí)電路整體電路圖 分計(jì)數(shù)整體電路圖結(jié)論數(shù)字電子鐘的實(shí)現(xiàn)方法很多，根據(jù)我所學(xué)的知識(shí)，選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)器和振蕩電路來(lái)控制其信號(hào)的穩(wěn)定性。譯碼與顯示電路連接原理圖： 譯碼與七段數(shù)碼管接線圖秒計(jì)數(shù)數(shù)碼顯示： 秒計(jì)數(shù)顯示圖校時(shí)電路如圖瑣事，用到的元器件有三個(gè)單刀雙擲開關(guān)S1，在設(shè)計(jì)中使用3腳。分頻器是三個(gè)用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)脈沖，這樣一片74LS90就可以起分頻作用，三個(gè)74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻電路，輸出的便是1Hz的信號(hào)，從而可以實(shí)現(xiàn)秒脈沖的產(chǎn)生。秒信號(hào)是整個(gè)系統(tǒng)的基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，本設(shè)計(jì)采用555振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際操作是我們的目的，而理論知識(shí)是我們實(shí)際操作的基礎(chǔ)，這使我更加體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，同時(shí)也增加了自己解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)電路的過(guò)程、對(duì)各個(gè)分塊電路的工作原理和功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程都有了更加清楚的了解。其電路圖如圖11所示?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。圖中C是輸入計(jì)數(shù)脈沖，CR非是清零端，LD非是置數(shù)端，CTp和CTt是計(jì)數(shù)工作狀態(tài)控制端，D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，CO是進(jìn)位信號(hào)輸出端，Q0～Q3是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端。555定時(shí)器由電阻分壓器、比較器、基本RS觸發(fā)器、雙極型三極管T和輸出緩沖器組成，其外部有八個(gè)引腳，第8腳為電源端，第1腳為接地端，第3腳為輸出端，第4腳為直接復(fù)位端，第5腳為控