【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字鐘是多么簡單的一件事，主要是在調(diào)試時(shí)花了不少時(shí)間，其間換了不少器件，有的器件在理論上可行，但在實(shí)際運(yùn)行中就無法看到效果，所以調(diào)試花了我不少時(shí)間，有時(shí)無法找出錯(cuò)誤便更換器件重新接線以使電路正常運(yùn)行。在實(shí)際的操作過程中，能把理論中所學(xué)的知識靈活地運(yùn)用起來，并在調(diào)試中會(huì)遇到各種各樣的問題，電路的調(diào)試提高了我們解決問題的能力，學(xué)會(huì)了在設(shè)計(jì)中獨(dú)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(huì)在腦海中留下深刻的印象，這個(gè)小小的課程設(shè)計(jì)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(yīng)用，也加深了對數(shù)字電路認(rèn)識和理解。本次課程設(shè)計(jì)主要是用軟件仿真，如果是實(shí)際加工電路板就更加鍛煉我們的動(dòng)手能力了，因此，能力還有待提高。第四篇：數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)南 昌 大 學(xué)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：付容 學(xué)號：6100212236 學(xué)院：信息工程學(xué)院 班級：電氣信息I類126班 實(shí)驗(yàn)名稱：數(shù)字鐘設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜?shù)字系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法；熟悉根據(jù)任務(wù)的要求合理選擇集成器件的方法；學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字鐘的工作原理及設(shè)計(jì)方法，并且通過對數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步了解各種中、小規(guī)模集成電路的功能及使用方法；學(xué)習(xí)使用protel軟件進(jìn)行電子電路的原理圖設(shè)計(jì)、印制電路板設(shè)計(jì)；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(diào)試方法；提高檢查故障和排除故障的能力。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)利用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的時(shí)鐘，應(yīng)具備如下功能：能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；時(shí)應(yīng)以24小時(shí)計(jì)時(shí)周期，計(jì)數(shù)序列為00—23；計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)能校正，可以分別對時(shí)和分進(jìn)行校正。三、實(shí)驗(yàn)器材計(jì)算機(jī)、protel軟件、555定時(shí)器一個(gè)、6個(gè)74LS163個(gè)74LS90、個(gè)74LS46個(gè)數(shù)碼管、若干個(gè)74LS00和74LS0電源、開關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)原理電路的總體原理框圖數(shù)字鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。它數(shù)字鐘的構(gòu)成的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有校時(shí)功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、振蕩電路組成。數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使振蕩電路構(gòu)成數(shù)字鐘。⑴555振蕩電路555定時(shí)器振蕩電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的1KＨz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)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(jīng)3次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。⑶時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。⑷譯碼驅(qū)動(dòng)電路譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)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(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及數(shù)碼顯示管、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路等組成。秒信號發(fā)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，本實(shí)驗(yàn)用555定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號，該信號作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號作為“時(shí)計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)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(diǎn)報(bào)時(shí)電路是根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路是用來對“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路由兩片74160構(gòu)成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下圖所示。首先將兩片74160構(gòu)成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后采用整體置數(shù)法接成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路的59狀態(tài)譯碼產(chǎn)生LD＇=0信號，同時(shí)加到兩片74LS161上，在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（第60個(gè)計(jì)數(shù)脈沖）到達(dá)時(shí)將0000同時(shí)輸入兩片74LS161中，從而得到六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)位輸出可有門電路G的輸出直接得到。二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路由兩片74LS161構(gòu)成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下圖所示。首先將兩片74160構(gòu)成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后采用整體置數(shù)法接成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路的23狀態(tài)譯碼產(chǎn)生ＬＤ＇=0信號，同時(shí)加到兩片74LS161上，在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（第24個(gè)計(jì)數(shù)脈沖）到達(dá)時(shí)將0000同時(shí)輸入兩片74LS161中，從而得到二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒信號發(fā)生器電路秒信號發(fā)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，本實(shí)驗(yàn)用555定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)。先將555定時(shí)器的6管腳連在一起構(gòu)成施密特觸發(fā)器，然后再通過RC積分電路構(gòu)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(jīng)不同的路徑，充電電流只流經(jīng)R1，放電電流只流經(jīng)R2，因此電容C1的充電時(shí)間為T1=R1C1Ln2 電容C1的放電時(shí)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(gè)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(shí)電路校準(zhǔn)電路實(shí)質(zhì)上是由一個(gè)555定時(shí)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(jìn)入計(jì)數(shù)器，數(shù)字鐘正常工作。校時(shí)時(shí)先按下按鈕J2，若按下J2則10Hz脈沖信號進(jìn)入分計(jì)數(shù)器的個(gè)位，而分脈沖被阻止進(jìn)入，因而較快的校準(zhǔn)分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；若按下J1則100Hz脈沖信號進(jìn)入時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)位，而時(shí)脈沖被阻止進(jìn)入，因而較快的校準(zhǔn)時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動(dòng)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(shí)”計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)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(shí)驗(yàn)總電路圖Multisim仿真原理圖七、實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果 1kHz脈沖信號：秒時(shí)鐘：分時(shí)鐘：時(shí)時(shí)鐘：實(shí)驗(yàn)總仿真圖：八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)仿真過程中遇到的問題及解決方法 剛接到數(shù)字鐘這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候，感覺腦子中一片混亂，理不出來一個(gè)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(gè)集成芯片的功能和它們的接法，然后又查閱了相關(guān)的資料。經(jīng)過這個(gè)過程之后，我構(gòu)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(shè)計(jì)、畫電路圖的時(shí)候卻不斷出現(xiàn)了一些細(xì)節(jié)問題。比如用74LS161芯片構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器后，在Multisim里找不到實(shí)驗(yàn)室用到的CD4511BE型號的譯碼器，那我該如何選合適的譯碼器進(jìn)行譯碼？用555定時(shí)器產(chǎn)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(huì)走數(shù)字呢？24進(jìn)制的地方為什么仿真結(jié)果總是會(huì)有些不對，從09變成10的時(shí)候中間會(huì)有一個(gè)類似于“8”一樣的數(shù)出現(xiàn)，使得24進(jìn)制與60進(jìn)制不能同步進(jìn)行，總是慢一秒？。于是我又去查資料，并請教了一些同學(xué)、老師才逐漸掌握了解決這些問題的方法，最后將問題一個(gè)個(gè)的擊破了。經(jīng)上網(wǎng)百度后，我知道用74LS48譯碼比較合適；問同學(xué)、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(shí)器改成1KHz的才能很直觀的看到實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果；在24進(jìn)制的個(gè)位上加一個(gè)非門后就能實(shí)現(xiàn)正常功能。經(jīng)過幾次修改完善之后，我的設(shè)計(jì)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(guān)實(shí)現(xiàn)校時(shí)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)所選開關(guān)沒有封裝，后來經(jīng)老師點(diǎn)撥在“元件庫”中查找到了帶封裝的單刀雙擲開關(guān)；②不知道花PCB板的時(shí)候需要在板子的某個(gè)角落放總電源，否則整塊板子無法供電使用，就連555定時(shí)器也需要電源驅(qū)動(dòng)才能正常產(chǎn)生脈沖信號，加個(gè)電源開關(guān)更能使整個(gè)電路設(shè)計(jì)的合理、規(guī)范；心得體會(huì)此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于理論設(shè)計(jì)、對各種集成芯片的應(yīng)用和電路本身的原理的熟悉,與電路的仿真和實(shí)際的連線有很大的差距。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中,讓我更進(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。在連接六十進(jìn)制及其進(jìn)位輸出和用555定時(shí)器構(gòu)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(cuò)時(shí)能準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正。這次電子課程設(shè)計(jì)讓我收獲很大，通過這次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的動(dòng)腦、動(dòng)手能力。讓我體會(huì)到了學(xué)習(xí)知識時(shí)理論聯(lián)系實(shí)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(shí)際的的