【正文】 另外，我還漸漸熟悉了 mutisim 這個(gè)仿真軟件的各個(gè)功能，讓我體會(huì)到了期中的樂(lè)趣，還在電腦制作文檔的過(guò)程中，使我對(duì)辦公軟件有了更進(jìn)一步的了解和掌握。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(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。 ，且能驚醒校正時(shí)間（通過(guò)開(kāi)關(guān)調(diào)時(shí)、分）。 通過(guò)運(yùn)用數(shù)字集成電 路設(shè)計(jì)的 24 小時(shí)制的數(shù)字電子時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了一下基本功能： ，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能是由于電源電流的跳變引起的，可在集成電路器件的電源端 Vcc 加退藕濾波電容。這里的每一級(jí)是指組成數(shù)字中的各個(gè)功能電路。最后一聲的各計(jì)數(shù)器狀態(tài)分別如下： QD4QC4QB4QA4=0000 （ 分 十 位 ） QD3QC3QB3QA3=0000 （ 分 個(gè) 位 ）QD2QC2QB2QA2=0000（秒十位） QD1QC1QB1QA1=0000（秒個(gè)位） 即只須將分進(jìn)位信號(hào)和 1KHz的脈沖信號(hào)接入即可。 7 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告 此時(shí) QC4=QA4=QD3=QA3=QC2=QA2=1 不變，將它們相與即得 Y2。 當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到 59分 50秒時(shí)，分、秒計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為： QD4QC4QB4QA4=0101 （ 分 十 位 ） QD3QC3QB3QA3=1001 （ 分 個(gè) 位 ）QD2QC2QB2QA2=0101（秒十位） QD1QC1QB1QA1=0000（秒個(gè)位） 前四聲計(jì)數(shù)器狀態(tài)發(fā)生在 59 分 51秒至 59 分 58 秒之間。 由上圖可以看出： Y1=QC4*QA4*QD3*QA3Y2=Y1*QC2*QA2 （即 QC4QA4=101）、分個(gè)位為 9（即 QD3QA3=1001）、秒十以上二式表示當(dāng)分十位為 5 位為 5（即 QC2QA2=101）時(shí)，即 59 分 50 秒時(shí)發(fā)出控制信號(hào)。 控制門電路部分： 由 11 個(gè)與非門組成。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路如圖 6所示。 6 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告 校時(shí)電路圖 （四）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 數(shù)字鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)是最基本的功能之一。對(duì)校時(shí)的要求是，在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。在電路中設(shè)有正常計(jì)時(shí)和校對(duì)位置。 （三）校時(shí)電路 當(dāng)數(shù)字鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。如圖 3432所示 .5數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告 如圖 3432所示 . （二）顯示器 本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來(lái)顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有 兩種：共陽(yáng)極顯示器或共陰極顯示器。在此實(shí)驗(yàn)中，它是由兩片 cc40192 和一片 cc4011構(gòu)造成的同步二十四計(jì)數(shù)器，利用異步清零端實(shí)現(xiàn)起從 23—— 00 的翻轉(zhuǎn)，其中“ 24”為過(guò)渡狀態(tài)不顯示。如圖 3431所示。（ 1）六十進(jìn)制計(jì)數(shù) 由分頻器來(lái)的秒脈沖信號(hào)，首先送到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達(dá)到 60 秒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，所以，選用兩片 cc40192 和一片 cc4011 組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。 圖 34 數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇 （一）計(jì)數(shù)器 秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò) 6 級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)。它由 555 集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。熟悉集成電路的使用方法。 3．設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)名稱數(shù)字電子鐘 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 2．實(shí)驗(yàn)題目描述和要求 （ 1）設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒”（ 24 小時(shí) 59 分 59 秒）顯示，且有校時(shí)功能的電子鐘； 2 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行組裝、調(diào)試；（ 3）畫出框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告； （ 4）選做：整點(diǎn)報(bào)時(shí)。 數(shù)字電子鐘的電路組成框圖如圖所示 由圖可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘有以下幾部分構(gòu)成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時(shí)電路；六十進(jìn)制秒，分計(jì)數(shù)器及 24 進(jìn)制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器；以及秒分時(shí)的譯碼顯示部分等。正所謂，認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了，而且還可以記住很多東西，比如一些芯片的功能。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我也基本學(xué)會(huì)了這部使用的設(shè)計(jì)仿真軟件 ISIS7professional,這也是很好的。 通過(guò)這次數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，我最終明白上課所講的內(nèi)容并不是全部，有很多的不足之處。 當(dāng)然還有其他的問(wèn)題，比如關(guān)于譯碼顯示電路，選用實(shí)驗(yàn)書中的 4511譯碼器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除 QA 到 QG 沒(méi)有變換其他各端都挺正常的變化（仿真過(guò)程中顯示紅藍(lán)灰點(diǎn)， QA 到 QG 一直不變），后來(lái)還是選用數(shù)電書上的 7448 譯碼器，因?yàn)闀系挠邢嚓P(guān)的解釋，相關(guān)知識(shí)也能弄清楚，不用費(fèi)多少腦力。最后經(jīng)過(guò)查書重新地仔細(xì)地看了這部分知識(shí)，才發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤，開(kāi)始用秒計(jì)時(shí)器的清零端 MR 取非給分計(jì)時(shí)器進(jìn)位，可突然卻發(fā)現(xiàn)又出現(xiàn)問(wèn)題：各計(jì)時(shí)器之間能正 常進(jìn)位，可是分、時(shí)計(jì)數(shù)器的數(shù)碼管卻全顯示 1，于是再想是不是還有控制 CP 信號(hào)的端口，于是發(fā)現(xiàn)把上一計(jì)時(shí)器的進(jìn)位端接入下一計(jì)時(shí)器的 CP 段就可以了，電路可以正常進(jìn)位。在這次設(shè)計(jì)開(kāi)始前，我想當(dāng)然就以為秒分時(shí)各計(jì)數(shù)器全由一個(gè) CP 脈沖作用就好了，而各計(jì)數(shù)器之間的連接也按每個(gè)計(jì)數(shù)器間的接法照舊。 （ 4）校時(shí)電路 通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制“時(shí)”“分”計(jì)時(shí)器的進(jìn)位信號(hào)，使其按照“秒”計(jì)時(shí)器的速度校時(shí) 在整機(jī)電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試過(guò)程中的心得體會(huì) 通過(guò)數(shù)天的設(shè)計(jì)與思索，我發(fā)現(xiàn)自己并不是真的全部掌握所學(xué)內(nèi)容，雖然基本上已經(jīng)掌握課上老師所講的內(nèi)容，可是一到把所用內(nèi)容整合在一起具體應(yīng)用時(shí)，還是出了很多問(wèn)題。（ 2）計(jì)數(shù)器的安裝與調(diào)試 分別按圖 2 與圖 3 所示電路在試驗(yàn)箱上連線， CP 為 1HZ，可直接由試驗(yàn)箱連續(xù) 脈沖輸出端提供，觀察在 CP 脈沖作用下，輸出端發(fā)光二極管的狀態(tài)變化情況，驗(yàn)證是否為六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 圖 4（ 4）校時(shí)電路 通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān) SWSPDT 控制“分”“時(shí)”的進(jìn)位信號(hào)，使其可以按照秒的速度快速計(jì)時(shí)，如圖 5所示。采用反饋清零法的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路分別如圖 2 和圖 3表示。多諧振蕩器的振蕩頻率可由下式估算： f=1/T=(R1+2R2)C 若選 R1=R2=100k，要在輸出端得到頻率為 1Hz的時(shí)鐘信號(hào)，則 C應(yīng)選 47UF。 當(dāng)電路發(fā)生走時(shí)誤差時(shí)，要 求電路具有校時(shí)功能。因此，電路一定是有地方 出錯(cuò)了，在反復(fù)對(duì)照后，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵诮尤胄Ｕ娐窌r(shí)忘了把秒十位和分個(gè)位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時(shí)一定要注意把不要的多余的線拿掉。最后，在重對(duì)連線時(shí)發(fā)現(xiàn)是線路接錯(cuò)引腳造成的，改過(guò)之后，顯示就正常了。 ③時(shí)間計(jì)數(shù)電路的連接與測(cè)試 六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒(méi)有什么大的問(wèn)題，只是芯片引腳的老問(wèn)題，只要重新插過(guò)芯片就可以解決了。 八、總結(jié) 1．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 ①面包板測(cè)試 測(cè)試面包板各觸點(diǎn)是否接通。簡(jiǎn)圖如圖九。 其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。 第 9 頁(yè) 說(shuō)明：當(dāng)時(shí)間在 59 分 50 秒到 59 分 59秒期間時(shí)分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為 5， 9 和 5；因此，可以將分計(jì)數(shù)器十位的 Qc和 QA，個(gè)位的 QD 和 QA 及秒計(jì)數(shù)器十位的 QC 和 QA相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。 74HC00D 數(shù)字鐘設(shè)計(jì)－校時(shí)電路部分 （七）晶體振蕩電路 由晶體與 2 個(gè) 30pF 電容、 1 個(gè) 4060、一個(gè) 10 兆的電阻組成，芯片 3腳輸出 2Hz的方波信號(hào)，電路如圖七。 第 8 頁(yè) 142CLRU13AU16B1QA1QC1QDU24DU22BU14AU17BU20DU15AU18B74HC390N43~BI~LT4511BDOGU7U8OFU10VCC4511BDOGU9U114511BDOFU124511BD101092192125413131254131254 IO1VCC 正常輸入信號(hào) 5V 校正信號(hào) R1IO2U2C9108 小時(shí)校正電路J110Mohm74HC00D 注 意 ： 分 校 時(shí) 時(shí) ， 不 會(huì) 進(jìn) 位 到 小 時(shí) 。 第 7 頁(yè) ComComSEVEN_SEG_COM_KU1B6453U1A12U4SEVEN_SEG_COM_KU7U11BABCDEFG64513DADBDCDD5OAOBOCODOE~ELOF~BI~LTOG1211109151421CLR141INA1INB3U10A12ABCDEFG74HC00D74HC00DU3B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD11109U2712674HC00D74HC00DU8A31QA1QB1QC1QD5677126U913DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514VCC5V74HC390D43U1C891011U1D12134511BD74HC390DComVCCU643~ELOF~BI~LTOG5VSEVEN_SEG_COM_K74HC00D74HC00DABCDEFG84511BDComU15C91011U16DSEVEN_SEG_COM_K1213U14U3A131INA1INB21CLR1QA1QB1QC1QD5677126U513DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC00D74HC00DU12B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD111097126U13DADBDCDD5OAOBOCODOEABCDEFG1312111091514V1100kHz5V474HC390D43~ELOF~BI~LTOGVCC74HC390D5V43~ELOF~BI~LTOG4511BD4511BD （五）時(shí)間計(jì)數(shù)電路 由 1 個(gè)十二進(jìn)制電路、 2 個(gè)六十進(jìn)制電路組成，因上面已有一個(gè)雙六十電路，只要把它與十二進(jìn)制電路 相連即可，詳細(xì)電路見(jiàn)圖五。 第 6 頁(yè) U4A3126U4B4574HC00D74HC00DComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AV160Hz5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U213DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT4511BD 十進(jìn)制接法測(cè)試仿真電路 （三）六十進(jìn)制電路 由兩個(gè)數(shù)碼管、兩 4 51一個(gè) 74HC390與一個(gè) 7400芯片組成，電路如圖三。 （一）六進(jìn)制電路 由 74HC390、 7400、數(shù)碼管與 4511組成，電路如圖一。并不再使用。 3．拉線時(shí)，盡量將線緊貼面包板，把線成直角，避免交叉，也不要跨越元件。面包板的樣式是： 第 5 頁(yè) 面包板的注意事項(xiàng)： 1．面包板旁一般附有香蕉插座，用來(lái)輸入電壓、信號(hào)及接地。 第 3 頁(yè) 說(shuō)明：當(dāng)時(shí)間在 59 分 50 秒到 59 分 59秒期間時(shí)分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為 5， 9 和 5；因此，可以將分計(jì)數(shù)器十位的 Qc和 QA，個(gè)位的 QD 和 QA 及秒計(jì)數(shù)器十位的 QC 和 QA相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。 報(bào)時(shí)電路可選 74HC30來(lái)構(gòu)成。 （ f）帶有消抖電路的校正電路 6．整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 電路應(yīng)在整點(diǎn)前 10 秒鐘內(nèi)開(kāi)始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在 59 分 50 秒到59 分 59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ盘?hào)和 0相與的輸出為 0，而開(kāi)關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順利通過(guò)與或 門，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。 5．校時(shí)電路 數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。這里的 LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。 4．譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路 選擇ＣＤ４５１１作為顯示譯碼電路；選擇ＬＥＤ數(shù)碼管作為顯示單元電路。利用１片７４ＨＣ３９０實(shí)現(xiàn)１２進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖（ d）所示。 十進(jìn)制 六進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路 分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過(guò)分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計(jì)數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。 秒十位計(jì)數(shù)單元為６進(jìn)制計(jì)數(shù)