數字邏輯課程設計--數字電子鐘的設計

1、<p><b>　　數字電子鐘的設計</b></p><p><b>　　一、設計目的：</b></p><p>　　通過設計，能鞏固、加深對基礎理論知識的理解，培養(yǎng)學生獨立分析問題解決問題的能力，為以后的學習打下基礎。</p><p><b>　　二、設計要求：</b></p>

2、<p>　　1、設計一臺能顯示分、秒的數字電子鐘，要求1小時為一計時周期。</p><p>　　2、用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在試驗箱上進行組裝、調試。</p><p>　　3、當電路發(fā)生走時誤差時，要求電路可以手動校正，能進行分的校正。</p><p>　　4、要求電路具有整點報時功能，報時聲響為：在每個整點前鳴叫四個低音（500Hz），整時時

3、再鳴叫一次高音（1000Hz）。</p><p><b>　　三、參考資料：</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p><b>　　數字邏輯</b></p><p>　　實驗指導書附錄（集成電路引腳圖）</p><p>

4、<b>　　網絡資料</b></p><p><b>　　四、試驗器材：</b></p><p>　　74LS90 * 9</p><p>　　74LS48 * 6</p><p>　　74LS08 * 2</p><p>　　74LS00 * 3</p>&l

5、t;p>　　74LS04 * 2</p><p>　　74LS20 * 2</p><p>　　1kΩ和10kΩ電阻各一個</p><p>　　導線若干 蜂鳴器 實驗電路箱</p><p><b>　　五、設計原理</b></p><p>　?。ㄒ唬└鱾€集成電路及其圖示、接法：</p&

6、gt;<p>　　74LS90 ：異步計數器</p><p>　　74LS48 ：七段譯碼器</p><p>　　74LS08 ：兩輸入與門</p><p>　　74LS00 ：兩輸入與非門</p><p>　　74LS04 ：非門</p><p>　　74LS20 ：四輸入與非門</p>

7、<p>　　（二）各個分電路的原理：</p><p><b>　　1、數字鐘的構成</b></p><p>　　數字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數的計數電路。由于計數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，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數字鐘。</p>&

8、lt;p><b>　　2、晶體振蕩器電路</b></p><p>　　晶體振蕩器電路給數字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的1KＨz的方波信號，可保證數字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。</p><p><b>　　3、分頻器電路</b></p><p>　　分頻器電路將1K

9、Ｈz的高頻方波信號經3次十分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數器進行計數。分頻器實際上也就是計數器。</p><p><b>　　4、時間計數器電路</b></p><p>　　時間計數電路由秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成，其中秒個位、分個位為十進制計數器，而根據設計要求，秒十位和時十位為六進制計數器。并且每一個計數器均提供一個

10、異步清零端（高電平有效）。</p><p><b>　　5、譯碼驅動電路</b></p><p>　　譯碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。選用74LS48作為顯示譯碼電路。</p><p><b>　　6、數碼管</b></p>&

11、lt;p>　　數碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數碼管和液晶（LCD）數碼管，本設計提供的為ＬＥＤ數碼管。</p><p><b>　　7、校時電路</b></p><p>　　校時電路的開關斷開時正常計時，閉合時實現校時功能。</p><p>　　當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計

12、數通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端，校正好后，再轉入正常計時狀態(tài)即可。</p><p><b>　　8、整點報時電路</b></p><p>　　一般時鐘都應具備整點報時電路功能，即在時間出現整點前數秒內，數字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復雜的也可以是實時語音提示。</p&

13、gt;<p>　　根據要求，電路應在整點前10秒鐘內開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。選蜂鳴器為電聲器件。</p><p><b>　　六、設計步驟</b></p><p>　　（一）通過分頻電路得到1HZ的脈沖源。</p><p>　　按要求，要將1KZ的脈沖源分頻成實驗所需的1HZ

14、脈沖源?？梢杂萌齻€74LS90三級十分頻 實現這個功能，從而得到1HZ的脈沖源。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　?。ǘ┳g碼顯示電路</b></p><p>　　用74LS48實現譯碼器功能，采用8421BCD碼。74LS90的Qa Qb Qc Qd分別接到74LS48的ABC

15、D上，從a到g依次輸出到LED顯示器上。本實驗中由于實驗箱上已經集成了譯碼器和LED顯示器，故該部分電路不必再接。</p><p>　?。ㄈ┓置胗嫈灯鞯脑O計及連接。</p><p>　　分和秒計數器都是60進制的計數器</p><p>　　.uIh BK k A</p><p>　　（四）校時電路的實現：</p><p

16、>　　用雙D觸發(fā)器實現校時電路。開關斷開時，該部分電路維持秒和時的正常計時，當開關閉合時，開關的接地端表示0，每閉合一次都輸出一個脈沖，從而增加一分鐘，實現校時功能。當開關閉合或斷開時，可能產生抖動，在開關上并聯(lián)一個電容可以環(huán)節(jié)抖動現象。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　（五）整點報時電路：</p><p

17、>　　每到整點時，電路實現報時功能。報時效果仿照廣播電臺的整點報時效果，即四個低音一個高音。4低音（500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（1kHz）發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時間均為1秒。</p><p><b>　　由真值表可得</b></p><p>　　只有當分十位的Q2M2Q0M2=11</p>&l

18、t;p>　　分個位的Q3M1Q0M1=11</p><p>　　秒十位的Q2S2Q0S2=11</p><p>　　秒個位的Q0S1=1時</p><p><b>　　報時電路才能工作</b></p><p><b>　　電路圖如下： </b></p><p><

19、b>　?。┱w電路連接</b></p><p>　　參照總電路圖把各個部分電路連接起來。總電路附在最后。</p><p>　　+vv e fLu'b`</p><p><b>　　七、總結分析</b></p><p>　　在四位指導老師的認真講解和耐心指導之下，本組按照設計要求完成了本次

20、數字邏輯課程設計，即數字電子鐘。</p><p>　　本次課程設計的主要實驗誤差來源于：</p><p>　　1、人為操作帶來的誤差。</p><p>　　2、實驗室所提供的1HZ脈沖信號源有時候不穩(wěn)定，因此會出現計時快慢不一的情況。</p><p>　　3、由于數字信號在導線和各個集成塊的內部的傳遞以及響音都會有時間差，所以會給實驗結果造成

21、一定的誤差。</p><p><b>　　分析、結論</b></p><p>　　1.數字電子鐘的主要組成部分是要實現時鐘的時﹑分﹑秒計數和正確的進位級聯(lián)關系和清零的功能,再把他顯示出來,同時具有校時的功能.</p><p>　　2.這些功能的實現都依賴于對異步二-五-十進制集成計數器74LS90的正確理解和使用方法.</p>&