數(shù)電課程設(shè)計 數(shù)字時鐘

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1、傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 機(jī)電工程學(xué)院 本科生課程設(shè)計 題 目： 數(shù)字時鐘 課 程： 數(shù)字電子技術(shù) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師：

2、 完成日期： - 24 - / 32 任務(wù)書 課程設(shè)計 數(shù)字電子技術(shù) 設(shè)計課題 數(shù)字時鐘 姓名 院系 機(jī)電工程學(xué)院電氣系 班級 指導(dǎo)老師 設(shè)計任務(wù) 制作數(shù)字時鐘 設(shè)計要求 1、準(zhǔn)確計時，用數(shù)碼管顯示小時、分和秒； 2、小時以24小時計時； 3、帶有時間校正功能； 4、“鬧鐘”功能； 設(shè)計步驟 1、了解數(shù)字時鐘的原理； 2、畫出設(shè)計的數(shù)字時鐘電路原理圖和各部分電路圖； 3、選擇好元

3、器件及給出參數(shù)，在原理圖中反映出來； 4、用仿真軟件Mutisim進(jìn)行電路工作情況模擬仿真； 5、編寫課程設(shè)計報告； 工作過程 1、在電腦和圖書館查閱資料，了解數(shù)字時鐘原理和相關(guān)信息 2、畫出設(shè)計的數(shù)字時鐘電路原理圖和各部分電路圖； 3、選擇好元器件及給出參數(shù)，在原理圖中反映出來。 4、將各元件連接起來，用仿真軟件Mutisim進(jìn)行電路工作情況模擬仿真； 5、編寫課程設(shè)計報告； 目 錄 1設(shè)計的目的及任務(wù)………………………………………………………………（1） 1.1 課程設(shè)計的目的………………………………………………………………（1） 1.

4、2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求………………………………………………………（1） 1.3 課程設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)…………………………………………………………（1） 2 數(shù)字時鐘的介紹和原理…………………………………………………………（2） 2.1 數(shù)字時鐘的介紹………………………………………………………………（2） 2.2 數(shù)字時鐘的電路組成…………………………………………………………（2） 2.3 數(shù)字時鐘的工作原理…………………………………………………………（3） 3 數(shù)字時鐘總設(shè)計方案和各部分電路設(shè)計方案………………………………… (4) 3.1 數(shù)字時鐘總設(shè)計方案 ………………………

5、……………………………… （4） 3.2 各部分電路設(shè)計方案…………………………………………………………（5） 3.3 總電路設(shè)計圖…………………………………………………………………（17） 4 電路仿真………………………………………………………………………… (17) 5收獲與體會………………………………………………………………………（24） 6 儀器儀表明細(xì)清單…………………………………………………………… （24） 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… （25） 1.設(shè)計的目的及任務(wù) 1.1 課程設(shè)計的目的 （1）鞏固所學(xué)的相關(guān)理論知識；

6、 （2）實踐所掌握的電子制作技能； （3）會運用Mutisim工具對所作出的理論設(shè)計進(jìn)行模擬仿真測試,進(jìn)一步完善理論設(shè)計； （4）通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料,熟悉常用電子器件的類型和特性,并掌握合理選用元器件的原則； （5）掌握模擬電路的安裝\測量與調(diào)試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法,能力（6）分析實驗中出現(xiàn)的正常或不正?，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨立解決調(diào)試中所發(fā)生的問題； （7）學(xué)會撰寫課程設(shè)計報告； 1.2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求 （1） 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求及實驗室條件設(shè)計出電路圖，分析工作原理，計算元件參數(shù)； （2） 列出所有元器件清單； （3） 安裝調(diào)試所設(shè)計的電路，達(dá)到設(shè)計

7、要求； （4） 記錄實驗結(jié)果。 1.3 課程設(shè)計的技術(shù)指標(biāo) （1）準(zhǔn)確計時，用數(shù)碼管顯示小時、分和秒； （2）小時以24小時計時； （3）帶有時間校正功能； （4）“鬧鐘”功能； 2.數(shù)字時鐘的介紹和原理 2.1 數(shù)字時鐘的介紹 數(shù)字時鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，已得到廣泛的使用。數(shù)字時鐘的設(shè)計方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來實現(xiàn)電子鐘等等。 數(shù)字時鐘的組成一般由計

8、數(shù)器、譯碼器、顯示器、振蕩器及分頻器等幾部分組成。振蕩器產(chǎn)生的時標(biāo)信號送入分頻器，分頻器將其送入的時標(biāo)信號分頻成秒脈沖信號。再把秒脈沖送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，并把累計的計數(shù)結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！懊搿钡娘@示由二級計數(shù)器和譯碼器組成六十進(jìn)制計數(shù)器電路來實現(xiàn)，“分”的顯示電路與秒相同?！皶r”的顯示由二級計數(shù)器和譯碼器組成的二十四進(jìn)制計數(shù)器電路來實現(xiàn)。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚奈锲?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。它擴(kuò)展了鐘表原有的報時功能，諸如定時自動報

9、警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備，甚至各種定時電氣的自動啟用等，這些都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字電子鐘以及擴(kuò)大其在生活中的應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 盡管目前市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字鐘集成電路芯片，價格便宜，使用也非常方便。鑒于數(shù)字鐘電路的基本組成包含了數(shù)字電路的主要組成部分，為了幫助同學(xué)們將已經(jīng)學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路的知識能夠有機(jī)的、系統(tǒng)地聯(lián)系起來用于實際，培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計電路的能力，進(jìn)行數(shù)字鐘的設(shè)計是必要的。 2.2 數(shù)字時鐘的電路組成 數(shù)字時鐘是用數(shù)字集成電路構(gòu)成，用數(shù)碼顯示的一種現(xiàn)代化計數(shù)器。本系統(tǒng)由振蕩器、分頻器

10、、校時電路、計數(shù)器、譯碼顯示器以及電源電路組成。秒脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生秒脈沖信號，不同進(jìn)制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)，通過校時電路實現(xiàn)對時、分的校準(zhǔn)，電源電路提供穩(wěn)定的+5v的電壓。 2.3 數(shù)字時鐘的工作原理 數(shù)字時鐘實際上是一個對1HZ頻率進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)時間一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字時鐘，但是出于對材料和成本的考慮，我們決定設(shè)計較簡單的中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，采用由555定時器和RC電路構(gòu)成振蕩器的方案。 圖 1系統(tǒng)原理框圖 （1）振

11、蕩器電路：一般說來，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。本設(shè)計中采用由集成定時器555與RC組成的多諧振蕩器，經(jīng)過調(diào)整輸出1000Hz脈沖。 （2）分頻器電路：分頻器電路將1000HZ的方波信號經(jīng)1000次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。 （3）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(gòu)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(jìn)制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器為24進(jìn)制計數(shù)器。 （4）譯碼顯示電路：譯碼顯示電路將計數(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)

12、碼管正常工作提供足夠的工作電流，我們采用自帶譯碼功能的數(shù)碼管。 （5）整點報時電路：一般時鐘都應(yīng)具備整點報時電路功能,即在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi),數(shù)字鐘會自動報時。其作用方式是在整點前的十秒內(nèi)，出現(xiàn)奇數(shù)秒時報時燈發(fā)光，從而實現(xiàn)在最后十秒內(nèi)閃爍五次，以示提醒。 （6）校時電路：由于數(shù)字鐘的初始時間不一定是標(biāo)準(zhǔn)時間，而且在數(shù)字鐘的運行過程中可能出現(xiàn)誤差，所以需要校時電路來對“時、分”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。 3.數(shù)字時鐘總設(shè)計方案和各部分設(shè)計方案 3.1 數(shù)字時鐘總設(shè)計方案 數(shù)字時鐘有振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示、報時等電路組成。其中，振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，直接

13、決定計時系統(tǒng)的精度。由不同進(jìn)制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入采用六十進(jìn)制的“秒計數(shù)器”，每秒計60s就發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計數(shù)器，每累計60min，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用二十四或十二進(jìn)制計時器，可實現(xiàn)對一天24h或12h的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過六位七段譯碼顯示器顯示出來，可進(jìn)行整點報時，計時出現(xiàn)誤差時，可以用校時電路校時、校分。數(shù)字時鐘的原理框圖如下圖2.1所示。 圖2.1 數(shù)字時鐘的原理框圖 3.2 各部

14、分電路設(shè)計方案 3.2.1 秒脈沖產(chǎn)生電路 秒脈沖產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，主要由振蕩器和分頻器組成。振蕩器是計數(shù)器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了計時器的準(zhǔn)確度，可由石英晶體振蕩電路或555定時器與RC組成的多諧振蕩器構(gòu)成。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時的精度就越高，但耗電量將增大，故設(shè)計時一定要根據(jù)需要設(shè)計出最佳的電路。石英晶體振蕩器具有頻率準(zhǔn)確、振蕩穩(wěn)定、溫度系數(shù)小的特點，但是如果精度要求不高的話可以采用555構(gòu)成的多諧振蕩器。 秒脈沖產(chǎn)生電路在此例中的主要功能有兩個：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，二是可提供整點報時所需要的頻率信號。在下面電路設(shè)計中，為了簡化電

15、路，秒脈沖產(chǎn)生電路用一個1Hz的秒脈沖時鐘信號源替代。 3.2.1.1 555構(gòu)成的多諧振蕩器 秒脈沖產(chǎn)生電路主要是由一個555定時器和三個十進(jìn)制計數(shù)器74160構(gòu)成。其中，555定時器與RC組成多諧振蕩器，三個計數(shù)器74160組成分頻器。其邏輯圖如圖3.2.1.1所示。 圖3.2.1.1 555構(gòu)成的多諧振蕩器而成的秒脈沖產(chǎn)生電路邏輯圖 其中555定時器的引腳圖和功能表如圖3.2和圖3.3所示，其中選取R1=R2=1kΩ，C1=470nF，C2=10nF，從而多諧振蕩器的頻率為： 圖3.2.1.2 555定時器的引腳圖 圖3.2.1.3 555定時器的功能表

16、 圖3.2.1.4 計數(shù)器74160的引腳圖 圖3.2.1.5 計數(shù)器74160的邏輯圖 圖3.2.1.6 計數(shù)器74160的功能表 160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計數(shù)器，共有 74160和74LS160兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其管腳圖如圖3.2.1.4所示, 160 的清除端是異步的，當(dāng)清除端/MR為低電平時，不管時鐘端CP狀態(tài)如何，即可完成清除功能。 160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0－Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0－P3一致。當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)控制端CEP、CET為高電平，則/PE 應(yīng)避免由低至高電平的跳變。160

17、的計數(shù)是同步的?？緾P同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET 均為高電平時，在CP上升沿作用下Q 0－Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74160，只有當(dāng) CP 為高電平時，CEP、CET 才允許由高至低電平的跳變。160有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為 Q0 的高電平部分。在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成N 位同步計數(shù)器。 計數(shù)器74160的引出端符號如下： 電路中多諧振蕩器輸出的是1kHz的脈沖信號，此信號作為第一級計數(shù)器的時鐘信號。計數(shù)器的四個使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均接高電平、由于7416

18、0是十進(jìn)制計數(shù)器，因此計數(shù)器每計數(shù)滿10次有一個進(jìn)位信號，此信號即為第一級計數(shù)器分頻后得到的100Hz的脈沖信號，將這個信號接在下一級計數(shù)器的時鐘信號端CLK則可實現(xiàn)繼續(xù)分頻，經(jīng)過兩個74160逐級分頻后依次得到10Hz和1Hz的脈沖信號。其電路仿真圖如圖3.2.1.7所示，用一個四通道的示波器可以清楚看到四個脈沖信號的波形如圖3.2.1.8所示。 圖3.2.1.7 秒脈沖產(chǎn)生電路仿真圖 圖3.2.1.8 千分頻秒脈沖信號仿真波形 3.2.2 計數(shù)器電路 根據(jù)數(shù)字時鐘的原理框圖2.1可知，整個計數(shù)器電路由秒計數(shù)器、分計數(shù)器和時計數(shù)器串接而成。秒脈沖信號經(jīng)過6級計數(shù)器，分別得到

19、秒個位、秒十位、分個位、分十位以及時個位、時十位的計時。顯示6位的“時”、“分”、“秒”需要6片中規(guī)模的計數(shù)器。其中，秒計數(shù)器和分計數(shù)器都是六十進(jìn)制，時計數(shù)器為二十四/十二進(jìn)制，都選用74160來實現(xiàn)。實現(xiàn)的方法采用反饋清零法。 3.2.2.1 六十進(jìn)制計數(shù)電路 秒計數(shù)器和分計數(shù)器各由一個十進(jìn)制計數(shù)器（個位）和一個六進(jìn)制計數(shù)器（十位）串接組成，形成兩個六十進(jìn)制計數(shù)器，其中個位計數(shù)器接成十進(jìn)制形式。十位計數(shù)器選擇QB與QC端做反饋端，經(jīng)與非門輸出至控制清零端CLR，接成六進(jìn)制計數(shù)形式（計數(shù)至0110時清零）。個位與十位計數(shù)器之間采用同步級聯(lián)復(fù)位方式，將個位計數(shù)器的進(jìn)位輸出端RCO接至十位計

20、數(shù)器的時鐘信號輸入端CLK，完成個位對十位計數(shù)器的進(jìn)位控制。將十位計時器的反饋清零信號經(jīng)非門輸出，作為六十進(jìn)制的進(jìn)位輸出脈沖信號，即當(dāng)計數(shù)器計數(shù)至60時，反饋清零的低電平信號輸入CLR端，同時經(jīng)非門變?yōu)楦唠娖剑谕郊壜?lián)方式下，控制高位計數(shù)器的計數(shù)。 創(chuàng)建如圖3.2.2.1所示的電路，IO1~IO4是個位數(shù)碼管的顯示輸出端，IO5~IO8是十位數(shù)碼管的顯示輸出端，IO9接電源，給兩個芯片的使能端提供高電平，IO10在此電路作為秒計數(shù)電路時接秒信號產(chǎn)生電路，作為分計數(shù)電路時接秒計數(shù)電路提供過來的進(jìn)位信號（即接至秒計數(shù)器的CLR端）。IO11作為低位計數(shù)器的進(jìn)位輸出，與高位計數(shù)器的時鐘信號端相連

21、。 圖3.2.2.1六十進(jìn)制計數(shù)電路 3.2.2.2 二十四/十二進(jìn)制計數(shù)電路 創(chuàng)建如圖3.2.2.2所示的電路，IO1~IO4是個位數(shù)碼管的顯示輸出端，IO5~IO8是十位數(shù)碼管的顯示輸出端，IO9接電源，給兩個芯片的使能端提供高電平，IO10接分計數(shù)電路提供過來的進(jìn)位信號（即接至分計數(shù)器的CLR端）。IO11連接了兩個計數(shù)器的清零端，因此可以通過雙向開關(guān)接IO12和IO13以實現(xiàn)對與非門的選擇，從而完成進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。 分計數(shù)器需要的是一個二十四/十二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的遞增計數(shù)電路。個位和十位計數(shù)器均連接成十進(jìn)制計數(shù)形式，采用同步級聯(lián)復(fù)位方式。將個位計數(shù)器進(jìn)位輸出端RCO接至十位計數(shù)器的

22、時鐘信號輸入端CLK，完成個位對十位計數(shù)器的進(jìn)位控制。若選擇二十四進(jìn)制，十位計數(shù)器的輸出端QB和個位計數(shù)器的輸出端QC通過與非門控制兩片計數(shù)器的清零端CLR，當(dāng)計數(shù)器的輸出狀態(tài)為00100100時，立即反饋清零，從而實現(xiàn)二十四進(jìn)制遞增計數(shù)。若選擇十二進(jìn)制，十位計數(shù)器的輸出端QA和個位計數(shù)器的輸出端QB通過與非門控制兩片計數(shù)器的清零端CLR，當(dāng)計數(shù)器的輸出狀態(tài)為00010010時，立即反饋清零，從而實現(xiàn)十二進(jìn)制遞增計數(shù)。兩個與非門通過一個雙向開關(guān)接至兩片計數(shù)器的清零端CLR，單擊開關(guān)就可以選擇與非門的輸出，實現(xiàn)二十四進(jìn)制或十二進(jìn)制遞增計數(shù)的轉(zhuǎn)換。 圖3.2.2.2二十四/十二進(jìn)制計數(shù)電路

23、 3.2.3 譯碼顯示電路 采用共陰極七段數(shù)碼管將譯碼顯示電路是將計數(shù)器輸出的8421 BCD碼譯成數(shù)碼管顯示所需要的高低電平。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。譯碼顯示電路采用CD45117段譯碼驅(qū)動器。譯碼器A、B、C、D與十進(jìn)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。根據(jù)A、B、C、D所得的計數(shù)信號，數(shù)碼管顯示的相對應(yīng)的字型。 3.2.3.1 七段數(shù)碼管 圖3.2.3.1 七段數(shù)碼管的引腳圖 3.2.3.2 CD4511譯碼器 為了使數(shù)碼管能顯示十進(jìn)制數(shù)。必須將十進(jìn)制數(shù)代碼經(jīng)譯碼器譯出，然后經(jīng)驅(qū)動器點亮

24、對應(yīng)的段。所以，譯碼器的功能就是，對應(yīng)于某一組數(shù)碼輸入，相應(yīng)的幾個輸出端有有效信號輸出。 常用的集成七段顯示譯碼器有兩類，一類譯碼器輸出高電平有效信號，用來驅(qū)動共陰極顯示器，另一類輸出低電平有效信號，以驅(qū)動共陽極顯示器。 CD4511七段顯示譯碼器的邏輯符號如圖3.2.3.2所示，功能表如圖3.2.3.3所示。當(dāng)輸入8421BCD碼時，輸出高電平有效。用以驅(qū)動共陰極顯示器。當(dāng)輸入為1010~1111六個狀態(tài)時，輸出全為低電平，顯示器無顯示。 圖3.2.3.2 CD4511邏輯符號(引腳圖) 該集成顯示譯碼器設(shè)有三個輔助控制端LE、、，以增強(qiáng)器件的功能，現(xiàn)分別簡述如下： ⑴燈測試輸

25、入端 當(dāng)=0時，無論其他輸入端是什么狀態(tài)，所有各段輸出a~g均為1，顯示字形。該輸入端常用于檢查譯碼器本身及顯示器各段的好壞。 ⑵滅燈輸入 當(dāng)=0，并且=1時，無論其他輸入端是什么電平，所有各段輸出a~g均為0，所有字形熄滅。該輸入端用于將不必要顯示的零熄滅。 ⑶鎖存使能輸入LE 在==1的條件下，當(dāng)LE=0時，鎖存器不工作，譯碼器的輸出隨輸入碼的變化而變化；當(dāng)LE由0跳變1時，輸入碼被鎖存，輸出只取決于鎖存器的內(nèi)容，不再隨輸入的變化而變化。 圖3.2.3.2 CD4511的功能表 圖3.2.3.4 顯示器顯示字形 3.2.3.3 小時譯碼顯示子電路 只需在==1并

26、且LE=0時，譯碼器的輸出隨輸入碼的變化而變化，所以只要把4511譯碼器的數(shù)據(jù)輸入端與74160計數(shù)器的輸出端相連即可。而分鐘和秒譯碼顯示電路也是如此，如圖3.2.3.5所示。 圖3.2.3.5小時譯碼顯示子電路(六十進(jìn)制計數(shù)) 3.2.3.4 分鐘/秒譯碼顯示子電路 圖3.2.3.6 分鐘/秒譯碼顯示子電路(十二、二十四進(jìn)制計數(shù)) 3.2.4 校時、校分電路 校對時間一般在選定的標(biāo)準(zhǔn)時間到來之前進(jìn)行，可分為4個步驟：首先把時計數(shù)器置到所需的數(shù)字；然后再將分計數(shù)器置到所需的數(shù)字；與此同時或之后應(yīng)將秒計數(shù)器清零，時鐘暫停計數(shù)，處于等待啟動階段；當(dāng)選定的標(biāo)準(zhǔn)時刻到達(dá)的瞬間，按

27、啟動按鈕，電路則從所預(yù)置時間開始計數(shù)。由此可知，校時，校分電路應(yīng)具有預(yù)置小時、預(yù)置分、等待啟動、計時4個階段。在設(shè)計電路時既要方便可靠地實現(xiàn)校時校分的功能，又不能影響時鐘的正常計時，通常采用邏輯門切換。當(dāng)Q =1時，輸入的預(yù)置信號可以傳到時計數(shù)器的CLK端，進(jìn)行校時工作，而分進(jìn)位信號被封鎖。例如，校時電路原理示意圖如圖3.2.4.1所示。當(dāng)Q=0時，分進(jìn)位信號可以傳到時計數(shù)器的CLK端，進(jìn)行計時工作，而輸入的預(yù)置信號分進(jìn)位信號被封鎖。校分電路也仿照此進(jìn)行。 圖3.2.4.1 校時電路原理框圖 當(dāng)然上述方法比較精確，也比較復(fù)雜，在精度要求不高時，也可以采用另一種方法。只需使用兩個雙向選

28、擇開關(guān)將秒脈沖直接引入時計數(shù)器的分計數(shù)器即可實現(xiàn)功能。此時，低位計數(shù)器的進(jìn)位信號輸出端需通過雙向選擇開關(guān)的其中一選擇端接至高位計數(shù)器的時鐘信號端，開關(guān)的另一選擇端接秒脈沖信號。當(dāng)日常顯示時間時，開關(guān)撥向低位計數(shù)器的進(jìn)位信號輸出端；調(diào)時調(diào)分時撥向秒脈沖信號，這樣可使計數(shù)器自動跳至所需要的時間。(具體見總電路圖) 3.2.5 整點報時電路 當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。即當(dāng)時間達(dá)到時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。利用與非門的相與功能，而已把分十位的OC 、OA ,分個位的QD、QA，秒十位的QC、QA 和秒個位的QA相“與

29、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。 圖3.2.5.1 整點報時電路 3.3 總電路設(shè)計圖 4.數(shù)字時鐘電路仿真 4.1 開始狀態(tài) 圖4.1.1 開始狀態(tài) 4.2 校時、校分功能 圖4.2.1校時、校分功能 4.3 十二進(jìn)制與二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換功能 圖4.3.1十二進(jìn)制與二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換功能 4.4 滿60秒向分鐘進(jìn)位狀態(tài) 圖4.4.1滿60秒向分鐘進(jìn)位狀態(tài) 4.5 滿60分向小時進(jìn)位狀態(tài) 圖4.5.1 滿60分向小時進(jìn)位狀態(tài) 4.6 23:59:59向00:00:00進(jìn)位狀態(tài)

30、 圖4.6.1 23:59:59向00:00:00進(jìn)位狀態(tài) 6.收獲與體會 通過這次對數(shù)字時鐘的課程設(shè)計，讓我更加明白了設(shè)計電路的程序，讓我更加深入了解了數(shù)字時鐘的設(shè)計理念和思路，也更加扎實的掌握了有關(guān)數(shù)字電子技術(shù)方面的知識。盡管這次實驗做得并不是很順利，在設(shè)計過程中碰到了很大的困難。一開始還比較迷茫，但是我沒有失去信心，通過不斷地查閱文獻(xiàn)，不斷地思考，最終大體上算是成功了，讓我明白了學(xué)習(xí)理論知識的重要性，做任何設(shè)計都需要強(qiáng)大的理論知識。 此次電路設(shè)計讓我得到了多方面的鍛煉。一方面我對數(shù)字電子技術(shù)專業(yè)知識有了進(jìn)一步的了解，并熟悉了更多的電子儀器的使用方法，了解常用的電子器件的類型和特

31、征，同時學(xué)會了如何合理選用電子器件的原則。也通過使用型數(shù)字電子電路設(shè)計、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)，也培養(yǎng)了我運用課程中所學(xué)的理論與實踐緊密相結(jié)合，獨立地解決實際問題的能力。讓我知道了在以后的學(xué)習(xí)中，生活中，我會勤于思考，勤于動手，不拍困難的好習(xí)慣。再一方面電子電路的安裝與調(diào)試技能培養(yǎng)了我創(chuàng)新能力和對治學(xué)要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。雖然此次課程設(shè)計做起來有點困難，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的做大收獲和財富，它將使我終身受益。 7.儀器儀表明細(xì)清單 表１　元器件清單表 元器件名稱 個數(shù) 型號 十進(jìn)制計數(shù)器 7個 74LS160 555定時器 1個 LM555CM 數(shù)碼顯示器

32、6個 共陰極 蜂鳴器 1個 電容 1個 20pf 電阻 4個 500歐姆 非門芯片 2個 74LS04D 雙輸入與非門芯片 2個 7400N 帶有施密特觸發(fā)的非門芯片 1個 74LS14D 八輸入與非門芯片 1個 74HC30N 譯碼器芯片 6個 4511BD 單刀雙擲開關(guān) 3個 雙D正沿觸發(fā)器 1個 74LS74 參考文獻(xiàn) （1） 顧三春 仝迪、《電子技術(shù)試驗》 、2009、化學(xué)工業(yè)出版社 （2）江曉安 董秀峰、《數(shù)字電子技術(shù)》第三版 、2008、西安電子科技大學(xué)出版社. （3）邱關(guān)源、《電路》第五版、2006、高

33、等教育出版社 （4）《Multisim 11電路設(shè)計及應(yīng)用》 、2010、國防工業(yè)出版社 （5）孫勝麟 、《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與仿真》、2008、中南大學(xué)出版社 （6）郭照南 、《電子技術(shù)與EDA課程設(shè)計技術(shù)》、2010、中南大學(xué)出版社 溫馨提示：最好仔細(xì)閱讀后才下載使用，萬分感謝！