數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)----多功能數(shù)字時(shí)鐘

1、<p>　　多功能數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和要求……………………………………………2</p><p>　　設(shè)計(jì)的方案的選擇與論證…………………………………2</p><p>　　總體電路分析…………………………………………2</p>

2、<p>　　仿真分析………………………………………………3</p><p>　　仿真說明………………………………………………3</p><p>　　電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析………………………………………4</p><p>　　小時(shí)計(jì)時(shí)電路………………………………………4</p><p>　　分鐘計(jì)時(shí)電路………………………………………5&l

3、t;/p><p>　　秒鐘計(jì)時(shí)電路………………………………………7</p><p>　　校時(shí)選擇電路………………………………………8</p><p>　　整點(diǎn)譯碼電路………………………………………9</p><p>　　定時(shí)比較電路………………………………………11</p><p>　　脈沖產(chǎn)生電路………………………………

4、………12</p><p>　　總結(jié)及心得…………………………………………………13</p><p>　　附錄…………………………………………………………15</p><p>　　元器件明細(xì)表……………………………………………15</p><p>　　附圖………………………………………………………17</p><p>

5、　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………17</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的時(shí)鐘顯示、校準(zhǔn)、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、鬧鈴等功能。</p><p><b>　　具體要求：</b></p><p>　?。?）顯示功能：具有“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字

6、顯示（“時(shí)”從0~23，分0~59，秒0~59）。</p><p>　?。?）校時(shí)功能：當(dāng)剛接通電源或數(shù)字時(shí)鐘有偏差時(shí)，可以通過手動(dòng)的方式去校時(shí)。</p><p>　?。?）整點(diǎn)報(bào)時(shí)：當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)到整點(diǎn)時(shí)，能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)。</p><p>　?。?）鬧鈴功能：在24小時(shí)之內(nèi)，可以設(shè)定定時(shí)時(shí)間，當(dāng)數(shù)字時(shí)鐘到定時(shí)時(shí)間時(shí)能進(jìn)行報(bào)時(shí)提醒。</p><p&g

7、t;　　設(shè)計(jì)的方案的選擇與論證</p><p><b>　　總體電路分析</b></p><p>　　總體電路設(shè)計(jì)是將單元電路模塊小時(shí)計(jì)時(shí)電路、分鐘計(jì)時(shí)電路、秒計(jì)時(shí)電路、校時(shí)選擇電路、整點(diǎn)譯碼電路、鬧鐘電路等模塊連接在一起，外接輸入開關(guān)和輸出顯示數(shù)碼管構(gòu)成?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p><b>　　仿真分析</b>&l

8、t;/p><p>　　單擊運(yùn)行按鈕，可觀測(cè)仿真結(jié)果。電路能完成顯示計(jì)時(shí)、校時(shí)、整點(diǎn)報(bào)時(shí)以及鬧鈴等功能。</p><p>　　計(jì)時(shí)功能。當(dāng)開關(guān)S1、S2都處于左邊觸點(diǎn)時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘工作于計(jì)時(shí)狀態(tài)。此時(shí)，電路中的秒計(jì)時(shí)電路、分計(jì)時(shí)電路以及小時(shí)計(jì)時(shí)電路分別對(duì)秒脈沖、分脈沖和小時(shí)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間值。</p><p>　　校時(shí)功能。當(dāng)開關(guān)S1、S2都處于右

9、邊觸點(diǎn)時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘工作于校時(shí)狀態(tài)。按瞬態(tài)按鈕B鍵，可以選擇對(duì)“小時(shí)”、“分鐘”和“秒鐘”進(jìn)行校時(shí)。校時(shí)時(shí)通過開關(guān)S3（按C鍵）手動(dòng)輸入校時(shí)時(shí)間。</p><p>　　整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。整點(diǎn)譯碼電路通過識(shí)別整點(diǎn)時(shí)間，產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)。當(dāng)前時(shí)間為零點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)時(shí)，此時(shí)探針會(huì)亮，蜂鳴器會(huì)響。</p><p>　　鬧鐘報(bào)時(shí)功能。通過校時(shí)功能將“小時(shí)”、“分鐘”和“秒鐘”設(shè)定在某一時(shí)間點(diǎn)，然后重新

10、校時(shí)，調(diào)整到設(shè)定點(diǎn)以前的某一時(shí)間，當(dāng)時(shí)鐘到達(dá)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，信號(hào)燈會(huì)亮，并且蜂鳴器會(huì)響。</p><p><b>　　仿真說明。</b></p><p>　　因版面有限，總設(shè)計(jì)圖并未納入本設(shè)計(jì)報(bào)告中，而是在此之外通過PROTELL畫圖，用A3紙另外打印。這樣看圖較為清晰。</p><p>　　采用總線方式，使信號(hào)線連線簡(jiǎn)介、美觀，電路可持續(xù)性強(qiáng)。&l

11、t;/p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析</b></p><p>　　小時(shí)計(jì)時(shí)電路。小時(shí)計(jì)時(shí)電路如下圖：</p><p>　　該電路用兩片74LS160構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識(shí)別代碼“24”，輸出信號(hào)使～CLR=0，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值被置0.所以，整個(gè)計(jì)數(shù)器的技術(shù)狀態(tài)圖為00至01至02至…至23至

12、24（暫態(tài)）至00至01至…，共有24個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。小時(shí)計(jì)時(shí)電路的封裝模塊如下圖：</p><p><b>　　其引腳功能如表：</b></p><p>　　分鐘計(jì)時(shí)電路。分鐘計(jì)時(shí)電路如下圖：</p><p>　　該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識(shí)別代碼59。整個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)圖為00

13、至01至…至58至59至00…,共有60個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時(shí)計(jì)時(shí)電路。分鐘計(jì)時(shí)電路的封裝模塊如下圖：</p><p><b>　　其引腳功能如下表：</b></p><p>　　秒鐘計(jì)時(shí)電路。秒鐘計(jì)時(shí)電路如下圖：</p><p>　　該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識(shí)別代碼5

14、9。整個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)圖為00至01至…至58至59至00…,共有60個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時(shí)計(jì)時(shí)電路。秒鐘計(jì)時(shí)電路的封裝模塊如下圖：</p><p><b>　　其引腳功能如下表：</b></p><p>　　校時(shí)選擇電路。校時(shí)選擇電路如下圖：</p><p>　　校時(shí)選擇電路用計(jì)數(shù)器74LS160和譯碼器74LS138組成，計(jì)數(shù)器7

15、4LS160設(shè)計(jì)為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼器的輸出為反變量，其輸出要接反向器。校時(shí)選擇電路的封裝模塊如下圖：</p><p>　　其對(duì)應(yīng)的封裝引腳如下表：</p><p>　　TIMESET：接瞬態(tài)開關(guān)，可手動(dòng)選擇校時(shí)信號(hào)。當(dāng)校時(shí)信號(hào)HOUR=1、MIN=0、SEC=0時(shí)（選中“小時(shí)”計(jì)時(shí)電路，表示對(duì)“小時(shí)”進(jìn)行校時(shí)）；單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時(shí)選擇信號(hào)變?yōu)镠OUR=0、MIN=1、SEC=0（

16、選中“分鐘”計(jì)時(shí)電路，表示對(duì)“分鐘”進(jìn)行校時(shí)），再單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時(shí)選擇信號(hào)變?yōu)镠OUR=0、MIN=0、SEC=1（選中“秒”計(jì)時(shí)電路，表示對(duì)“秒”進(jìn)行校時(shí)），這樣可手動(dòng)設(shè)置系統(tǒng)的時(shí)、分和秒。</p><p><b>　　整點(diǎn)譯碼電路。</b></p><p>　　整點(diǎn)譯碼電路的作用是識(shí)別整點(diǎn)時(shí)間信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。整點(diǎn)時(shí)間信號(hào)的特征是零分，零分作為

17、數(shù)字量來說，是一個(gè)代碼，用門電路組成的譯碼電路可識(shí)別一個(gè)代碼。整點(diǎn)譯碼電路如下圖：</p><p><b>　　其封裝模塊如下圖：</b></p><p>　　其引腳功能功能如表：</p><p>　　定時(shí)比較電路（鬧鐘電路）。</p><p>　　定時(shí)比較電路是將設(shè)定的定時(shí)時(shí)間和當(dāng)前的計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行比較，電路可選用數(shù)值比

18、較器CC4585。定時(shí)比較電路如圖所示：</p><p>　　該電路共用四片CC4585和四片74LS175D構(gòu)成定時(shí)比較電路，因?yàn)槎〞r(shí)時(shí)間為小時(shí)和分鐘，共16位二進(jìn)制代碼，每片數(shù)值比較器CC4585能比較兩個(gè)4位二進(jìn)制代碼，用4片CC4585能構(gòu)成16位數(shù)值比較器。當(dāng)數(shù)字時(shí)鐘的計(jì)時(shí)時(shí)間等于設(shè)定時(shí)間時(shí)，定時(shí)比較電路輸出高電平，否則輸出低電平。定時(shí)比較電路封裝模塊如圖：</p><p>&l

19、t;b>　　脈沖產(chǎn)生電路。</b></p><p><b>　　脈沖產(chǎn)生電路如圖：</b></p><p>　　該電路由555定時(shí)器構(gòu)成時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路。由于其相對(duì)于MULTSIM軟件提供的脈沖產(chǎn)生器件較復(fù)雜，故在此并不是用這個(gè)秒脈沖電路，而是用所提供器件。</p><p><b>　　總結(jié)與心得</b>

20、</p><p>　　時(shí)間過的好快，轉(zhuǎn)眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)就結(jié)束了。通過這一周的課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識(shí)面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。</p><p>　　設(shè)計(jì)，給人以創(chuàng)作的沖動(dòng)。但凡涉及設(shè)計(jì)都是一件良好的事情，因?yàn)樗芙o人以美的幻想，因?yàn)樗芙o人以金般財(cái)富，因?yàn)樗芙o人以成就之感，更為現(xiàn)實(shí)的是她能給人以成長(zhǎng)以及成長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，而這種營(yíng)養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不

21、盡。安排課程設(shè)計(jì)的基本目的，在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無(wú)，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向

22、同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的過程中，由于對(duì)理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會(huì)導(dǎo)致最后結(jié)果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無(wú)足赤，人無(wú)完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯(cuò)亦為至美。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取

23、。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。</p><p>　　對(duì)我們電子信息專業(yè)的本科生來說，實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。通過課程設(shè)計(jì)，讓我們找出自身狀況與實(shí)際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，為求職與正式工作做好充分的知識(shí)、能力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會(huì)的心理轉(zhuǎn)型期。<

24、;/p><p>　　作為整個(gè)學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成部分，課程設(shè)計(jì)雖然安排在兩周進(jìn)行，但并不具有絕對(duì)獨(dú)立的意義。它的一個(gè)重要功能，在于運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識(shí)，嘗試性地應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作，并從理論的高度對(duì)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提出一些有針對(duì)性的建議和設(shè)想。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計(jì)劃，改變學(xué)習(xí)內(nèi)容與方

25、法提供實(shí)踐依據(jù)。</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，我還更加明白了一個(gè)真理。時(shí)至今日，課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳?，?shù)字鐘不過是由計(jì)數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路，EWB中引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實(shí)中引腳懸空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不為則不知，無(wú)為則無(wú)知，實(shí)踐出真知。</p><p&

26、gt;　　課程設(shè)計(jì)達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。在一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)之后，我們普遍感到不僅實(shí)際動(dòng)手能力有所提高，更重要的是通過對(duì)設(shè)計(jì)過程的了解，進(jìn)一步激發(fā)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能夠結(jié)合實(shí)際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　元器件明細(xì)表</b></p>&l

27、t;p>　　74LS160N 74LS138N</p><p>　　管腳圖如下： 管腳圖如下：</p><p>　　74LS175D 4585BD</p><p>　　管腳圖如下： 管腳圖如下：

28、</p><p>　　74LS00D 電源</p><p>　　74LS21D 7432N</p><p>　　74LS04D 74LS08D</p><p>　

29、　7408N 蜂鳴器</p><p>　　數(shù)碼管 信號(hào)燈</p><p>　　秒脈沖 開關(guān)</p><p>　　雙選擇開關(guān)

30、 開關(guān)</p><p>　　附圖（見A3打印紙）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　從宏壽.Multisim8仿真與應(yīng)用實(shí)例開發(fā).北京：清華大學(xué)出版社，2007</p><p>　　黃智偉.基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析.北京：電子工業(yè)出版社，2008</p