【文章內容簡介】 數(shù)字鐘是多么簡單的一件事，主要是在調試時花了不少時間，其間換了不少器件，有的器件在理論上可行，但在實際運行中就無法看到效果，所以調試花了我不少時間，有時無法找出錯誤便更換器件重新接線以使電路正常運行。在實際的操作過程中，能把理論中所學的知識靈活地運用起來，并在調試中會遇到各種各樣的問題，電路的調試提高了我們解決問題的能力，學會了在設計中獨立解決問題，也包括怎樣去查找問題。似乎所有的事都得自己新手去操作才會在腦海中留下深刻的印象，這個小小的課程設計讓我可以熟練的操作EWB軟件，也了解了不少器件的功能的應用，也加深了對數(shù)字電路認識和理解。本次課程設計主要是用軟件仿真，如果是實際加工電路板就更加鍛煉我們的動手能力了，因此，能力還有待提高。第四篇：數(shù)字鐘課程設計南 昌 大 學數(shù)字電路與邏輯設計實驗報告姓名：付容 學號：6100212236 學院：信息工程學院 班級：電氣信息I類126班 實驗名稱：數(shù)字鐘設計一、實驗目的熟悉數(shù)字系統(tǒng)的分析和設計方法；熟悉根據(jù)任務的要求合理選擇集成器件的方法；學習和掌握數(shù)字鐘的工作原理及設計方法，并且通過對數(shù)字鐘的制作進一步了解各種中、小規(guī)模集成電路的功能及使用方法；學習使用protel軟件進行電子電路的原理圖設計、印制電路板設計；初步掌握PCB板的制作流程及其工藝；掌握數(shù)字系統(tǒng)的調試方法；提高檢查故障和排除故障的能力。二、實驗任務利用中、小規(guī)模集成電路設計并制作一個數(shù)字顯示時、分、秒的時鐘，應具備如下功能：能進行正常的時、分、秒計時功能，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間；時應以24小時計時周期，計數(shù)序列為00—23；計時出現(xiàn)誤差時能校正，可以分別對時和分進行校正。三、實驗器材計算機、protel軟件、555定時器一個、6個74LS163個74LS90、個74LS46個數(shù)碼管、若干個74LS00和74LS0電源、開關。四、實驗原理電路的總體原理框圖數(shù)字鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它數(shù)字鐘的構成的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應有校時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、校時電路、振蕩電路組成。數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使振蕩電路構成數(shù)字鐘。⑴555振蕩電路555定時器振蕩電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的1KＨz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了555振蕩電路。⑵分頻器電路分頻器電路用74LS90芯片將1kＨz的高頻方波信號經3次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。⑶時間計數(shù)器電路時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，而根據(jù)設計要求，時個位和時十位計數(shù)器為12進制計數(shù)器。⑷譯碼驅動電路譯碼驅動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。⑸數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設計提供的為LED數(shù)碼管。數(shù)字鐘工作原理數(shù)字電子鐘的原理方框圖如上圖，該電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及數(shù)碼顯示管、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號發(fā)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，本實驗用555定時器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用六十進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”采用六十進制計數(shù)器，每累計60分鐘發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號作為“時計數(shù)器”的時鐘脈沖。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)經七段顯示譯碼器譯碼，通過LED七段共陰極數(shù)碼顯示管顯示出來。整點報時電路是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調整的。五、實驗設計方案六十進制計數(shù)器電路由兩片74160構成的六十進制計數(shù)器如下圖所示。首先將兩片74160構成一百進制計數(shù)器，然后采用整體置數(shù)法接成六十進制計數(shù)器。電路的59狀態(tài)譯碼產生LD＇=0信號，同時加到兩片74LS161上，在下一個計數(shù)脈沖（第60個計數(shù)脈沖）到達時將0000同時輸入兩片74LS161中，從而得到六十進制計數(shù)器。進位輸出可有門電路G的輸出直接得到。二十四進制計數(shù)器電路由兩片74LS161構成的二十四進制計數(shù)器如下圖所示。首先將兩片74160構成一百進制計數(shù)器，然后采用整體置數(shù)法接成二十四進制計數(shù)器。電路的23狀態(tài)譯碼產生ＬＤ＇=0信號，同時加到兩片74LS161上，在下一個計數(shù)脈沖（第24個計數(shù)脈沖）到達時將0000同時輸入兩片74LS161中，從而得到二十四進制計數(shù)器。秒信號發(fā)生器電路秒信號發(fā)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，本實驗用555定時器來實現(xiàn)。先將555定時器的6管腳連在一起構成施密特觸發(fā)器，然后再通過RC積分電路構成多諧振蕩器。接入電路的二極管DD2使電容C1的充電電流和放電電流流經不同的路徑，充電電流只流經R1，放電電流只流經R2，因此電容C1的充電時間為T1=R1C1Ln2 電容C1的放電時間為T2＝R2C1Ln2 輸出脈沖的占空比為ｑ＝R1/(R1+R2)若取R1=R2=71千歐然后與一個2千歐的電位器串聯(lián)，則電路的振蕩周期為T=T1+T2=1s校時電路校準電路實質上是由一個555定時器接成的頻率為1KHz的多諧振蕩器，如下圖示。從圖中可知，秒脈沖進入計數(shù)器，數(shù)字鐘正常工作。校時時先按下按鈕J2，若按下J2則10Hz脈沖信號進入分計數(shù)器的個位，而分脈沖被阻止進入，因而較快的校準分計數(shù)器的計數(shù)值；若按下J1則100Hz脈沖信號進入時計數(shù)器個位，而時脈沖被阻止進入，因而較快的校準時計數(shù)器的計數(shù)值。譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時”計數(shù)器的輸出代碼進行翻譯變成相應的數(shù)字。用于驅動LED七段數(shù)碼管的譯碼器為74LS48。由74LS48和LED七段數(shù)碼管組成的數(shù)碼顯示電路如下圖所示。將“秒”、“分”、“時”計數(shù)器的每位輸出分別接到相應七段譯碼器的輸入端，便可進行不同數(shù)字的顯示。在譯碼器輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)的為限流電阻。六、實驗總電路圖Multisim仿真原理圖七、實驗仿真結果 1kHz脈沖信號：秒時鐘：分時鐘：時時鐘：實驗總仿真圖：八、實驗總結仿真過程中遇到的問題及解決方法 剛接到數(shù)字鐘這個實驗設計的時候，感覺腦子中一片混亂，理不出來一個清晰的思路。但是我先看了一遍課本，充分理解、熟悉課本中所講的每個集成芯片的功能和它們的接法，然后又查閱了相關的資料。經過這個過程之后，我構思出來了數(shù)字鐘大致的電路圖和所要用到的集成芯片。但是在真正設計、畫電路圖的時候卻不斷出現(xiàn)了一些細節(jié)問題。比如用74LS161芯片構成60進制計數(shù)器后，在Multisim里找不到實驗室用到的CD4511BE型號的譯碼器，那我該如何選合適的譯碼器進行譯碼？用555定時器產生1Hz的秒脈沖信號后，在保證原理圖一定正確的情況下，為什么數(shù)碼管一直顯示0，不會走數(shù)字呢？24進制的地方為什么仿真結果總是會有些不對，從09變成10的時候中間會有一個類似于“8”一樣的數(shù)出現(xiàn)，使得24進制與60進制不能同步進行，總是慢一秒？。于是我又去查資料，并請教了一些同學、老師才逐漸掌握了解決這些問題的方法，最后將問題一個個的擊破了。經上網百度后，我知道用74LS48譯碼比較合適；問同學、老師后，我知道1Hz數(shù)碼管能走數(shù)字，但是周期太長，所以將555定時器改成1KHz的才能很直觀的看到實驗仿真結果；在24進制的個位上加一個非門后就能實現(xiàn)正常功能。經過幾次修改完善之后，我的設計仿真終于做出來了。畫protel原理圖遇到的問題①用單刀雙擲開關實現(xiàn)校時電路時發(fā)現(xiàn)所選開關沒有封裝，后來經老師點撥在“元件庫”中查找到了帶封裝的單刀雙擲開關；②不知道花PCB板的時候需要在板子的某個角落放總電源，否則整塊板子無法供電使用，就連555定時器也需要電源驅動才能正常產生脈沖信號，加個電源開關更能使整個電路設計的合理、規(guī)范；心得體會此次的數(shù)字鐘設計重點在于理論設計、對各種集成芯片的應用和電路本身的原理的熟悉,與電路的仿真和實際的連線有很大的差距。在此次的數(shù)字鐘設計過程中,讓我更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在連接六十進制及其進位輸出和用555定時器構成多諧振蕩器的接法中,熟悉了邏輯電路及其芯片各引腳的功能,在電路出錯時能準確地找出錯誤所在并及時糾正。這次電子課程設計讓我收獲很大，通過這次的設計實驗進一步地增強了實驗的動腦、動手能力。讓我體會到了學習知識時理論聯(lián)系實際的重要性，并發(fā)現(xiàn)自己的知識面是很窄的，對很多簡單的理論問題都比較難于解決，更別說實際的的