【正文】 的計時裝置。 具體要求 掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、測試方法； 進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識，提高運用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力； 提高電路布局，布線及檢查和排除故障的能力。 用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進(jìn)行組裝、調(diào)試 畫出框圖和邏輯電路圖、寫出設(shè)計、實驗總結(jié)報告。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。 74LS90的引腳圖如圖 21表示。一部分是由時鐘 CKA 與一位觸發(fā)器 Q0 組成的二進(jìn)制計數(shù)器，可記一位二進(jìn)制數(shù)；另外一部分是由時鐘 CKB與三個觸發(fā)器 Q Q Q3 組成的五進(jìn)制異步計數(shù)器，可記五個數(shù) 000~ Q0 和CKB 連接起來， CKB 從 Q0 取信號，外部時鐘信號接到 CKA 上，那么由時鐘 CKA 和 Q0、 Q Q Q3 組成十進(jìn)制計數(shù)器。 74LS90的功能表如表 21所示。 圖 23 譯碼為編碼的逆過程。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。 74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用。 四川工業(yè)科技學(xué)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。 四川工業(yè)科技學(xué)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。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(dǎo)通點亮，而輸入低電平的則不點亮。 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。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)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。 四川工業(yè)科技學(xué)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。難點在于三者之間進(jìn)位信號的實現(xiàn)。 用兩片 74LS90 異步計數(shù)器接成一個一步的 60 進(jìn)制計數(shù)器。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。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。 把個位的四個輸出波形畫出來，如圖 31所示。Q2 雖然也只產(chǎn)生一個下降沿，但產(chǎn)生的時刻不對。 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 六十進(jìn)制的實現(xiàn) 當(dāng)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(jìn)制，即從 0~5 循環(huán)計數(shù)。接線如圖 32所示。一旦清零， Q2 和 Q1 都為 0，不能再繼續(xù)清零，恢復(fù)正常計數(shù)，直到下次再同時為 1。 秒向分的進(jìn)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(jìn)位信號。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(jìn)位信號。 四川工業(yè)科技學(xué)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(biāo)識為 59 分。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。 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。聯(lián)調(diào)時，可把秒脈沖的頻率加大。 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。 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。校時校分應(yīng)準(zhǔn)確無誤，能實現(xiàn)理想的時間校對。 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。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。 圖 37 四川工業(yè)科技學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 用秒個位的計數(shù)器輸出進(jìn)行四高一低的報時鎖存信號。 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。圖中左面三個與非門實現(xiàn)的是與或邏輯，前面已介紹。這里喇叭使用元件SOUNDER,它接收數(shù)字信號。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(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計 分屏得到 500Hz 的方波信號。 四川工業(yè)科技學(xué)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。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。 如圖 41 是完整的數(shù)字鐘電路圖。因此，電路一定是有地方出錯了，在反復(fù)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。 四川工業(yè)科技學(xué)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(xué)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。 雖然這只是一次學(xué)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。 總之，這次課程設(shè)計讓我學(xué)到了好多東西，這種課程設(shè)計對一個大學(xué)生是非常重要的?！?2】朱清慧主編 .Proteus 教程 .清華大學(xué)出版社 .。 第五篇：數(shù)字鐘課程設(shè)計 南昌大學(xué) 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗報告 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 班實驗名稱： 數(shù)字鐘設(shè)計 一、實驗?zāi)康? 熟悉數(shù)字系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法； 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、印制電路板設(shè)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(diào)試方法； 提高檢查故障和排除故障的能力。 三、實驗器材 計算機、 protel軟件、 555定時器一個、 6個 74LS16 3 個 74LS90、個 74LS 4 6 個數(shù)碼管、若干個 74LS00和 74LS0 電源、開關(guān)。它 數(shù)字鐘的構(gòu)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(yīng)有校時功能。數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1HZ）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。通常使振蕩電路構(gòu)成數(shù)字鐘。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。分頻器實際上也就是計數(shù)器。⑷譯碼驅(qū)動電路 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)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。 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。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用六十進(jìn)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。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(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。校時電路是用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的。首先將兩片 74160構(gòu)成一百進(jìn)制計數(shù)器，然后采用整體置數(shù)法接成六十進(jìn)制計數(shù)器。進(jìn)位輸出可有門電路 G 的輸出直接得到。首先將兩片74160 構(gòu)成一百進(jìn)制計數(shù)器，然后采用整體置數(shù)法接成二十四進(jìn)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)。接入電路的二極管 D D2 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(zhǔn)電路實質(zhì)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。校時時先按下按鈕 J2，若按下 J2 則 10Hz 脈沖信號進(jìn)入分計數(shù)器的個位，而分脈沖被阻止進(jìn)入，因而較快的校準(zhǔn)分計數(shù)器的計數(shù)值；若按下 J1則 100Hz 脈沖信號進(jìn)入時計數(shù)器個位，而時脈沖被阻止進(jìn)入，因而較快的校準(zhǔn)時計數(shù)器的計數(shù)值。用于驅(qū)動 LED 七段數(shù)碼管的譯碼器為 74LS48。將“秒”、“分 ”、“時”計數(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。 六、實驗總電路圖 Multisim仿真原理圖 七、實驗仿真結(jié)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(jié) 仿真過程中遇到的問題及解決方法剛接到數(shù)字鐘這個實驗設(shè)計的時候，感覺腦子中一片混亂，理不出來一個清晰的思路。經(jīng)過這個過程之后，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。比如用 74LS161 芯片構(gòu)成60 進(jìn)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(jìn)行譯碼？用 555 定時器產(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，不會走數(shù)字呢？ 24 進(jìn)制的地方為什么仿真結(jié)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(jìn)制與 60 進(jìn)制不能同步進(jìn)行，總是慢一秒？。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 定時器改成 1KHz 的才能很直觀的看到實驗仿真結(jié)果；在 24 進(jìn)制 的個位上加一個非門后就能實現(xiàn)正常功能。 畫 protel原理圖遇到的問題 ①用單刀雙擲開關(guān)實現(xiàn)校時電路時發(fā)現(xiàn)所選開關(guān)沒有封裝，后來經(jīng)老師點撥在“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(qū)動才能正常產(chǎn)生脈沖信號，加個電源開關(guān)更能使整個電路設(shè)計的合理、規(guī)范； 心得體會 此次的數(shù)字鐘設(shè)計重點在于理論設(shè)計、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 的仿真和實際的連線有很大的差距。在連接六十進(jìn)制及其進(jìn)位輸出和用 555 定時器構(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 ,在電路出錯時能準(zhǔn)確地找出錯誤所在并及時糾正。讓我體會到了學(xué)習(xí)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，更別說實際的的問題了。