【正文】 總體設(shè)計 ：如圖 1 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告 圖 1：數(shù)字鐘設(shè)計原理 用到的元件有： 7SEGBCD、 74HC 74LS0 74LS90、 5 5 BUTTON、 CAP、 CELL、 LEDRED、 RES等。 譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的 8421BCD 碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，譯碼電路及驅(qū)動電路由 74LS248電路完成。分頻器實際上也就是計數(shù)器。 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的 32768Ｈ z 的方波信號，可保證數(shù) 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告 字鐘的走時準確及穩(wěn)定。鬧鐘功能，鬧時信號持 續(xù) 1min。校時功能，能夠?qū)Α胺帧焙汀皶r”進行調(diào)整。 二、設(shè)計要求和設(shè)計指標 （ 1）基本功能 具有“秒”“分”“時”計時和顯示功能。（ 4）了解用 AltiumDesigner 軟件進行 PCB設(shè)計的方法。 （ 2）掌握基本邏輯門電路、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、觸發(fā)器、計數(shù)器、鎖存器、 555 定時器等常用數(shù)字電路的綜合設(shè)計方法。 本次數(shù)字鐘電路設(shè)計實驗還做到理論聯(lián)系實際，剛剛學過了數(shù)電這門課程，還沒完全弄懂某些門電路的原理和用途，而此次課程設(shè)計恰恰提供了一個好機會，讓我們從實踐中加深了對所學知識的理解。由此可知，校時電路應(yīng)具有預置小時，預置分、等待啟動、計時四個階段，因此，我們設(shè)計的校時電路，方便、可靠地實現(xiàn)這四個階段所要求的功能。 圖 14 整點報時電路 4． 5 校時電路的設(shè)計 時鐘出現(xiàn)誤差時，需校準。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。即當時間達到 xx 時 59 分 50 秒時蜂鳴器開始響第一次，并持續(xù)一秒鐘，然后停鳴一秒，這樣響五次。其具體電路圖如圖 13。譯碼器 A、B、 C、 D 與十進制計數(shù)器的四個輸出端相連接， a、 b、 c、 d、 e、 f、 g即為驅(qū)動七段數(shù)碼顯示器的信號。 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。 7 圖 9 六十進制計數(shù)器 4． 2． 2 二十四進制計數(shù)器 同樣可以選用 兩塊 74LS162采用異步清零的方法完成 24進制計數(shù)如圖10。將１０進制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為６（ 0110）進制計數(shù)器，當十位計數(shù)器計到 QDQCQBQA 為 0110時，同時對秒的個位和十位進行清 0，另外 QC 可作為向上的進位信號與分個位的計數(shù)單元的ＣＰ A 相連。以“秒”計數(shù)為例：計秒時，將秒個位計數(shù)單 元的 QA 與ＣＰ（下降沿有效）相連，將74LS162 連接成 10 進制計數(shù)器， BＣＰ A（下降沿有效）與１Ｈ Z 秒輸入信號相連， QD 可作為向上的進位信號與十位計數(shù)單元的ＣＰ A相連。采用10 進制計數(shù)器 74LS162 來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能，其為雙2510 異步計數(shù)器，并且每一計數(shù)器均有異步清零端（高電平有效）。 圖 5CD4060內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 6 脈沖分頻電路 圖 7 秒信號原理圖 圖 8 晶體振蕩及分頻電路 4． 2 時間計數(shù)電路的設(shè)計 秒信號經(jīng)秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器之后，分別得到“秒”個位、十位、“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時輸出信號，然后送至譯碼顯示電路，以便實現(xiàn)用數(shù)字顯示時、分、秒的要求。 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 位二進制計數(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。 C1 是頻率 微調(diào)電容，改變 C1 可對振蕩器頻率作微量調(diào)整， C1 一般取 5~35pF。 D D2是反相器， D1用于振蕩， D2用于緩沖整形。3． 3 數(shù)字點鐘的基本邏輯功能框圖 圖 1 數(shù)字鐘的基本邏輯框圖 4 數(shù)字鐘的電路設(shè)計 下面將介紹設(shè)計電路具體方案：其中包括電源電路的設(shè)計、秒信號發(fā)生器的設(shè)計、時間計數(shù)電路的設(shè)計、譯碼驅(qū)動顯示電路的設(shè)計、正點報時電路的設(shè)計、校時電路的設(shè)計幾個部分。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可以對分和時進行校時。振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)過分頻器形成秒脈沖信號，秒脈沖信號輸入計數(shù)器進行計數(shù)，并把累計結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。 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。 ，須由晶體振蕩器提供時間基準信號。關(guān)鍵詞數(shù)字鐘振蕩計數(shù)校正報時 目錄 1 設(shè) 計 目的 ...........................................................42 設(shè)計任務(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)字點鐘的基本邏輯功能框圖 ........................................54．數(shù)字鐘的電路設(shè)計 .................................................. 秒信號發(fā)生器的設(shè)計 ............................................... 時間計數(shù) 電 路 的 設(shè)計 ................................................ 譯碼顯示電路 .....................................................正 點 報 時 電 路 的 設(shè)計 ................................................ 校時電路的設(shè)計 ....................................................135 設(shè)計心得 ........................................................146 參考文獻 .............................................................15 1 設(shè)計目的 在學完了《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運用所學理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓練，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。另外，計時過程要具有報時功能，當時間到達整點前 10 秒開始，蜂鳴器 1 秒響 1 秒停 地響 5 次。將計數(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)的進位數(shù)字字型。 計數(shù)器：有了“秒”信號，則可以根據(jù) 60 秒為 1 分， 24 小時為 1 天的進制，分別設(shè)定“時”、“分”、“秒”的計數(shù)器，分別為 60 進制， 60進制 ,24 進制計數(shù)器，并輸出一分，一小時，一天的進位信號。 振蕩電路：主要用來產(chǎn)生時間標準信號，因為時鐘的精度主要取決于時間標準信號的頻率及穩(wěn)定度，所以采用石英晶體振蕩器。秒計數(shù)器電路計滿 60 后觸發(fā)分計數(shù)器電路，分計數(shù)器電路計滿 60 后觸發(fā)時計數(shù)器電路，當計滿 24 小時后又開始下一輪的循環(huán)計數(shù)。 第二篇：數(shù)字電路課程設(shè)計數(shù)字鐘 摘要 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。【 2】朱清慧主編 .Proteus 教程 .清華大學出版社 .。 總之，這次課程設(shè)計讓我學到了好多東西，這種課程設(shè)計對一個大學生是非常重要的。 雖然這只是一次學期末的課程設(shè)計，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課設(shè)計的一般步驟、方法和設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 第 5 章設(shè)計總結(jié) 通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計，我們把學到的東西與實踐相結(jié)合，深化了我對數(shù)字電路設(shè)計和模擬電路的設(shè)計，讓我在設(shè)計的實踐 中獲得了更多的知識，同時鍛煉了我的動手能力。因此，電路一定是有地方出錯了，在反復對照后，發(fā)現(xiàn)是因為在接入校正電路時忘了把秒十位和分個位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時一定要注意把不要的多余的線拿掉。 如圖 41 是完整的數(shù)字鐘電路圖。在 59 分 51 秒時輸出信號，音頻持續(xù) 10 秒，在結(jié)束時刻為整點。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 第 4 章仿真結(jié)果及誤差分析 實驗結(jié)果 成功設(shè)計一個有“時”、“分”、“秒”（ 23 小時 59 分 59 秒）顯示，有校時功能的電子鐘。另外實際連接電路時，可用 555定時器產(chǎn)生一個 1kHz的方波，再經(jīng) D 觸發(fā)器二 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 分屏得到 500Hz 的方波信號。這里喇叭使用元件SOUNDER,它接收數(shù)字信號。圖中左面三個與非門實現(xiàn)的是與或邏輯，前面已介紹。 秒個位： Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110011110001001 結(jié)合題目要求，通過這些狀態(tài)的觀察發(fā)現(xiàn)，秒個位的 Q3’和 Q0 邏輯與后，正好在秒個位計到 7 時產(chǎn)生高電平， 0、 6 時產(chǎn)生低電平，可作低四聲報時的鎖存信號；秒個位的 Q3 和 Q0邏輯與后，正好在秒個位為 9 時產(chǎn)生高電平，可做高音的報時鎖存信號；這樣就產(chǎn)生了兩個報時鎖存信號。 圖 37 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 用秒個位的計數(shù)器輸出進行四高一低的報時鎖存信號。只需把它和計秒電路的十位中的 Q2Q0相與作為開始報時的一個條件即可。 如圖 36，紅色線框內(nèi)是校時電路，由去抖動電路和選擇電路組成。校時校分應(yīng)準確無誤，能實現(xiàn)理想的時間校對。 校時電路 接下來把校時電路加上，校時電路主要完成校分和校時。 圖 35 圖中為了把數(shù)顯集中到一塊，可以直接把時、分、秒的數(shù)碼管拖動到一起。聯(lián)調(diào)時，可把秒脈沖的頻率加大。 計時電路的個位時鐘信號來自秒、分電路產(chǎn)生 59 分 59 秒兩個信號相與的結(jié)果，如圖 34所示。計到 24 時，十位的 Q1=1，個位的 Q2=1，應(yīng)分別把這兩個信號連接到雙方芯片的 R0（ 1）和 R0(2)端。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 圖 33 計分電路與計秒電路一樣，只是四輸入與門產(chǎn)生的信號應(yīng)標識為 59 分。計秒電路在計到 59 時的十位和個位的狀態(tài)分別為 0101和 1001，把這四個 1 與起來即可，即十位的 Q2 和 Q0，個位的 Q3 和 Q0，與的結(jié)果作為進位信號。 秒向分的進位信號的實現(xiàn) 積分電路的關(guān)鍵問題是找到秒向分的進位信號。一旦清零， Q2 和 Q1 都為 0，不能再繼續(xù)清零，恢復正常計數(shù)，直到下次再同時為 1。接線如圖 32所示。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 六十進制的實現(xiàn) 當幾秒到 59 時，希望回 ，不用清零即可自動從 9回 0；十位應(yīng)接成六進制，即從 0~5 循環(huán)計數(shù)。Q2 雖然也只產(chǎn)生一個下降沿，但產(chǎn)生的時刻不對。 把個位的四個輸出波形畫出來，如圖 31所示。只能從個位計數(shù)器的輸出端來提供，不可能從其輸入端來找。各位時鐘為 1Hz 方波來計秒，十位計數(shù)器的時鐘信號需要從個位計數(shù)器來提供。 用兩片 74LS90 異步計數(shù)器接成一個一步的 60 進制計數(shù)器。難點在于三者之間進位信號的實現(xiàn)。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 第 3 章設(shè)計原理與電路 計時電路 計時電路共分三部分：計秒、計分、計時。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入高電平的則不點亮，而輸入高電平的則不點亮。 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平的則不點亮。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 共陽極七段數(shù)碼管引腳圖如圖 25表示。 四川工業(yè)科技學院數(shù)字電路課程設(shè)計 表 22H=高電平， L=低電平， =不定 74LS47譯碼器原理如圖 24. 圖 24 74LS47 是 BCD7 段數(shù)碼管譯碼器 /驅(qū)動器， 74LS47 的功能用于將 BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字 ,通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約了單片機的 IO 開銷。 74LS47 是