數(shù)字鐘課程設(shè)計 (2)

1、<p><b>　　數(shù)</b></p><p><b>　　字</b></p><p><b>　　電</b></p><p><b>　　子</b></p><p><b>　　技</b></p><p

2、><b>　　術(shù)</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計</b></p><p>&

3、lt;b>　　報</b></p><p><b>　　告</b></p><p>　　題 目：數(shù)字電子鐘</p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　學 號：</b></p><p><b

4、>　　姓 名：</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、任務(wù)書3</b></p><p><b>　　1．設(shè)計任務(wù)3</b></p><p><b>　　2．要求3</b><

5、/p><p><b>　　二、正文4</b></p><p><b>　　1．前言4</b></p><p><b>　　2．任務(wù)分析4</b></p><p><b>　　3．方案設(shè)計5</b></p><p><b&g

6、t;　　4．元器件清單8</b></p><p><b>　　5．體會8</b></p><p><b>　　三、軟件仿真9</b></p><p><b>　　仿真截圖9</b></p><p>　　四、參考文獻………………………………………………….

7、……………… 13</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　1．設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示時、分、秒的數(shù)字電子鐘。</p><p><b>　　2. 要求</b></p><

8、p>　?。?）采用LED顯示累計時間“時”、“分”、“秒”。</p><p>　　（2）設(shè)計一個數(shù)字計時器，可以完成00:00:00到23:59:59的計時功能，并在控制電路的作用下具有快速校時、快速校分功能。</p><p>　?。?）通過Multisim軟件平臺，設(shè)計含小時，分鐘，秒鐘顯示功能的數(shù)字時鐘。</p><p><b>　　正 文<

9、;/b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p><b>　　2.任務(wù)分析</b></p><p>

10、;　　（1）數(shù)字鐘主要分為數(shù)碼顯示器、60進制和24進制計數(shù)器、頻率振蕩器和校時這幾個部分。數(shù)字鐘要完成顯示需要6個數(shù)碼管，八段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實現(xiàn)時、分、秒的計時需要60進制計數(shù)器和24進制計數(shù)器，在在仿真軟件中發(fā)生信號可以用函數(shù)發(fā)生器仿真，頻率可以隨意調(diào)整。60進制可能由10進制和6進制的計數(shù)器串聯(lián)而成，而小時的24進制可以采用74LS90清零發(fā)實現(xiàn)。頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來提供，也可以由555定時來產(chǎn)生

11、脈沖并分頻為1HZ。主體思路如下圖所示：</p><p>　?。?）74LS90是二、五、十進制異步計數(shù)器。異步計數(shù)器如果設(shè)定初態(tài)，在每個脈沖的作用下是按順序變化的（態(tài)序）。二進制計數(shù)器的每一狀態(tài)相當一最小項，當最后一個脈沖到來后，電路返回原狀態(tài)。計數(shù)器74LS90的功能：</p><p>　　直接置0（R0（1）·R0（2）=1），</p><p>　　

12、直接置9（R9（1）·R9（2）=1）。</p><p>　　二進制計數(shù)（CP1輸入Q0輸出）</p><p>　　五進制計數(shù)（CP2輸入Q3Q2Q1輸出）</p><p>　　（3）在Multisim10.0仿真器件中，數(shù)碼管分為需要譯碼器顯示的和無需譯碼直接顯示的兩種，需要譯碼器的數(shù)碼管有共陽極和共陰極之分，此電路采用的是不需譯碼直接顯示的數(shù)碼管，這樣

13、就簡化了電路，增加了調(diào)試的正確性。</p><p><b>　　3.設(shè)計方案</b></p><p><b>　?。?）振蕩器</b></p><p>　　振蕩器可由晶振組成，也可以由555定時器組成。圖-3中是由555定時器構(gòu)成的1KHZ的自激振蕩器，其原理是0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ

14、。計時是1HZ的脈沖才是1S計一次數(shù)，所以需要分頻才能得到1HZ的脈沖，如圖-4所示電路，是三個用十進制計數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個脈沖才從高位輸出1個脈沖，這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，三個74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻的電路，輸出的便是1HZ的信號，從而達到目的。</p><p>　　在仿真時，1HZ的頻率太慢了，在實際中得到的時間不是

15、1S計數(shù)一次，所以仿真都是用函數(shù)發(fā)生器代替，所以在數(shù)字鐘總電路圖中沒有振蕩器。</p><p>　?。?）六十進制計數(shù)器</p><p>　　“秒”、“分”電路都六十進制，它由一級十進制計數(shù)器和一級六進制計數(shù)器組成，如圖3，采用兩片74ls90串接起來構(gòu)成“秒”、“分”計數(shù)器。</p><p>　　由圖得知，U1是十進制計數(shù)器，U1的QD作為十進制的進位信號，74l

16、s90計數(shù)器是十進制異步計數(shù)器，用反饋歸零的方法實現(xiàn)十進制計數(shù)，U4和與非門構(gòu)成六進制，其中與非門輸出進位信號。</p><p>　?。?）二十四進制計數(shù)器</p><p>　　如圖4，時計數(shù)電路由U1和U2倆部分組成。當時個位U1計數(shù)為4，U2計數(shù)為2時，兩片74LS90復零，從而構(gòu)成24進制計數(shù)。</p><p>　?。?）數(shù)字時鐘系統(tǒng)的組成</p>

17、<p>　　利用上面的六十進制和二十四進制遞增計數(shù)器子電路構(gòu)成的數(shù)字鐘系統(tǒng)如圖5：.</p><p>　　其中60C為60進制子電路，24C為24進制子電路。當按下開關(guān)J1，J2時分別為將“時”和“秒”的進位端直接接入秒脈沖，實現(xiàn)校時。</p><p>　　由于Multisim可以仿真，并有函數(shù)發(fā)生器，最簡單的校時方法就是通過開關(guān)用函數(shù)發(fā)生器對CLK端輸入脈沖以改變顯示的數(shù)值

18、。此電路的設(shè)計就是采用這種方法校時的，雖可以只用一個函數(shù)發(fā)生器來實現(xiàn)同步，但調(diào)試時結(jié)果不能體現(xiàn)出來，所以用另外的函數(shù)發(fā)生器來實現(xiàn)校時。</p><p>　　校時的具體設(shè)計方法是：用一個單刀雙擲開關(guān)切換計數(shù)功能與校時功能，另一端接計數(shù)器的脈沖輸入端，開關(guān)置于函數(shù)發(fā)生器這一端便可以校時，置于計數(shù)器的進位端便是計時。</p><p>　　不校正時間時開關(guān)都應(yīng)打在與非門的那一端，校時時才用鍵盤操作

19、改變開關(guān)的狀態(tài)。</p><p><b>　　4.元器件清單</b></p><p><b>　　5.心得體會</b></p><p>　　通過Multisim軟件，可以很方便的實現(xiàn)計算機仿真和虛擬實驗，與傳統(tǒng)的實驗方法相比，通過Multisim仿真可，設(shè)計與實驗可以同步進行，且修改電路容易，連線直觀。缺點是仿真中的虛擬實

20、驗的“時間”受仿真速度的影響，要比現(xiàn)實中的“時間”慢很多，因此實驗中所用的“秒”脈沖信號是用交流電壓源，其頻率接近1khz，仿真速度才相當于現(xiàn)實生活中的秒。所以為了仿真過程中便于觀察，只好用交流電源替換“晶振”。實際應(yīng)用中應(yīng)把交流電源替換成1Hz的晶振分頻電路。</p><p>　　整個過程花了我們不少時間，主要是在調(diào)試時花了不少時間，其間換了不少器件，查了很多資料,有的器件在理論上可行，但在實際運行中就無法看到

21、效果，所以調(diào)試花了我不少時間，有時無法找出錯誤便更換器件重新接線以使電路正常運行。Multisim軟件有時會出問題，在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來，這就需要不斷地嘗試才能得出正確的答案。</p><p>　　在實際的操作過程中，能把理論中所學的知識靈活地運用起來，并在調(diào)試中會遇到各種各樣的問題，電路的調(diào)試提高了我們解決問題的能力，學會了在設(shè)計中獨立解決問題，也包括怎樣去查找問題。似乎所有的事都得自己新手

22、去操作才會在腦海中留下深刻的印象，這個小小的課程設(shè)計讓我可以熟練的操作Multisim軟件，也了解了不少器件的功能的應(yīng)用，也加深了對數(shù)字電路認識和理解。</p><p>　　整個過程大部分是我獨立完成的，感覺很難尤其是較時功能的實現(xiàn),費了很長時間,但收獲不小，發(fā)現(xiàn)調(diào)試的過程并不是想象中的那樣簡單，需要耐心、仔細地分析和解決問題，可以讓我的性格更加沉穩(wěn)。這樣的課程設(shè)計很能培養(yǎng)我們的能力，讓我們不再局限于書本上的知識

23、。同時也花了不少的時間查閱資料，向同學請教，跟專業(yè)里的同學討論，整個方案經(jīng)歷了很多次的修改和優(yōu)化。在課程設(shè)計的過程過對于老師上課講的內(nèi)容有了深層次的認識和理解。在此，一并深深地感謝你們。</p><p><b>　　軟 件 仿 真</b></p><p>　　以下幾張為Multisim數(shù)字時鐘仿真的界面截圖，其中每張圖片都是以將要發(fā)生進位關(guān)系和剛發(fā)生過進位關(guān)系的時刻暫

24、停仿真截圖所得。通過右下角的傳遞函數(shù)所對應(yīng)的時刻可以判斷其截圖的連續(xù)性。</p><p>　　1．下圖為00時00分59秒時刻。</p><p>　　2．下圖為00時01分01秒時刻。</p><p>　　顯然，系統(tǒng)可以從“秒”正常進位至“分”，并繼續(xù)計時。</p><p>　　3. 下圖為00時59分54秒時刻。</p>&l

25、t;p>　　4. 下圖為01時00分08秒時刻。</p><p>　　顯然，系統(tǒng)可以從“分”進位至“時”。</p><p>　　5． 下圖為23時59分42秒時刻。</p><p>　　下圖為00時00分04秒時刻。</p><p>　　顯然，系統(tǒng)正常執(zhí)行24小時制循環(huán)。達到預(yù)期功能。</p><p><b

26、>　　參考文獻</b></p><p>　　1．艾永樂《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》中國電力出版社.200</p><p>　　2．陳志武《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》西北工業(yè)大學出版社.2004.11</p><p>　　3. 閻石《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》清華大學出版社.2009.2</p><p>　　4. 謝自美《電子線路設(shè)計實驗測試》華中科