數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)--數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)課題： 數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)</p><p>　　班 級：13級電子科學(xué)與技術(shù) </p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p

2、><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：2016年1月18日~20日</p><p>　　學(xué) 院：物理與信息工程學(xué)院</p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有

3、走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用：小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機(jī)場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。數(shù)字電子時(shí)鐘是一個(gè)對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘，以保證其頻率的穩(wěn)定。以16進(jìn)制芯片74HC161設(shè)計(jì)成6或10進(jìn)制來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。采用CD4511作為顯示譯碼電路。選擇LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進(jìn)來的二進(jìn)制信號翻譯

4、成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、內(nèi)容提要</b></p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</p><p>　　三、總體方案選擇的論證</p><p>　　四、單元電路的設(shè)計(jì)、元器件

5、選擇和參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　五、電路圖</b></p><p><b>　　六、組裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　七、所用元器件</b></p><p><b>　　八、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p>&l

6、t;p><b>　　九、 附錄</b></p><p><b>　　十、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　內(nèi)容提要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的目的是通過設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，了解CD4060、CD4511

7、，74HC74、74HCl61、74HC00、74HC04等芯片的功能和管腳排列，進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)理念，擴(kuò)展設(shè)計(jì)思路與視野。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</p><p>　　用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘，要求如下：</p><p>　　1．由晶振電路產(chǎn)生1Hz 標(biāo)準(zhǔn)秒信號。</p><p>　

8、　2．秒、分為00—59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　3．時(shí)為00—23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　4．周顯示從1—日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　5．可手動校正：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)、日的校正。只要將開關(guān)置于手動位</p><p>　　置，可分別對秒，分、時(shí)、日進(jìn)行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。</

9、p><p>　　三、總體方案的論證</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)方案，對照數(shù)字電子鐘的框圖，可分為以下幾個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)譯碼、數(shù)碼顯示、校正電路</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器:是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定

10、度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。</p><p>　　計(jì)數(shù)譯碼:秒、分、時(shí)、日分別為60、60、24 和7 進(jìn)制狀態(tài)表計(jì)數(shù)器。秒、分均為六十進(jìn)制，即顯示00～59，它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示為00～23，個(gè)位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2，而個(gè)位計(jì)到4 時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制了。</p><p&

11、gt;　　數(shù)碼顯示:采用共陰的數(shù)碼管。</p><p>　　校正電路:由于走時(shí)不準(zhǔn)確而造成顯示的時(shí)間跳變過快或過慢，此時(shí)就要對表進(jìn)行校準(zhǔn)。這一功能利用手動單脈沖或連續(xù)脈沖輸入對其進(jìn)行校準(zhǔn)。</p><p>　　四、單元電路的設(shè)計(jì)、元器件選擇和參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　元器件選擇</b></p><p>　　7

12、4HC00：2輸入端四與非門，極限電源電壓7V。74HC04：內(nèi)含6組相同的反相器,極限電源電壓7V。</p><p>　　74HC74：是個(gè)雙D觸發(fā)器，可以做成二分頻,極限電源電壓7V。</p><p>　　74HC161：可預(yù)置同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即16進(jìn)制，異步復(fù)位工作電壓到6V，可以與74LS161互替兼容。</p><p>　　CD4060：14級計(jì)數(shù)器

13、，最大可以進(jìn)行14分頻，電壓范圍寬，應(yīng)該可以工作在3V～15V。</p><p>　　CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，電源電壓范圍：3V~18V。</p><p>　　晶振：32768Hz的晶振經(jīng)過15分頻可以得到1Hz的信號。</p><p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)</b&

14、gt;</p><p>　　Q0 Q1 Q2 Q3 狀態(tài)表</p><p>　　Q3Q2Q1Q0分別對應(yīng)74HC161芯片的11、12、13、14引腳，24、60進(jìn)制都要拆開為十位和個(gè)位顯示。</p><p><b>　　1、晶振電路</b></p><p>　　該電路產(chǎn)生1Hz和4Hz時(shí)鐘信號，連接到CD4060

15、上，2引腳輸出4Hz,3引腳輸出2Hz。3引腳的輸出經(jīng)芯片二分頻后得到1Hz的秒脈沖信號，2引腳設(shè)計(jì)為校正時(shí)鐘的信號。</p><p><b>　　2、日和時(shí)電路</b></p><p>　　小時(shí)是二十四進(jìn)制，個(gè)位是0、1時(shí)是十進(jìn)制的計(jì)數(shù)，小時(shí)個(gè)位接11、14引腳與非后成為置位端，十進(jìn)制的9端接高電平，1端使能端和個(gè)位的1端連接，時(shí)為23時(shí)進(jìn)位時(shí)置位。小時(shí)的個(gè)位12和

16、十位的13端口與非成為時(shí)的個(gè)位十位使能端。周是讓6端日的進(jìn)位接到74HC161的2端時(shí)鐘線，日的74HC161芯片1端直接置1直接接12、13與非后的信號接到9端置位端。</p><p><b>　　3、秒、分電路</b></p><p>　　2Hz輸出經(jīng)芯片二分頻后，得到秒脈沖信號，經(jīng)開關(guān)后與74HC161的2端口時(shí)鐘信號連接。秒個(gè)位是十進(jìn)制0—9。Q0Q1Q2Q3

17、引腳代表8421碼。74HC161的11、14端與非后做秒的十位時(shí)鐘信號輸入和自身置位輸入，Q0Q3與非做秒的十位。以秒的十位進(jìn)位作為74HC161的2端時(shí)鐘信號。</p><p><b>　　五、電路圖</b></p><p><b>　?。?）整體電路</b></p><p><b>　?。?）晶振電路&l

18、t;/b></p><p>　　圖中CD406014為分頻，74HC74為二分頻。</p><p><b>　?。?）秒、分電路</b></p><p><b>　?。?）時(shí)、日電路</b></p><p><b>　　六、組裝與調(diào)試</b></p><

19、;p>　　分為3個(gè)板，時(shí)、日模塊，分、秒模塊和晶振模塊。所用儀器為單片機(jī)開發(fā)板一塊和數(shù)字萬用表。</p><p>　　調(diào)試晶振模塊的秒脈沖信號，用開發(fā)板為模塊供電，連接開發(fā)板的數(shù)碼管和1Hz信號輸出，通過觀察數(shù)小燈的閃爍頻率來計(jì)算秒脈沖信號。調(diào)試發(fā)現(xiàn)，小燈30秒大約閃爍60次，即平均1秒2次，用螺絲刀旋轉(zhuǎn)電容改變電容大小，直到10秒閃爍10次，即1秒閃爍一次，輸出信號即為1Hz，然后調(diào)試4Hz，與1Hz信號

20、調(diào)試方法一樣。再調(diào)試秒、分，沒有問題，調(diào)試日時(shí)，數(shù)碼管顯示有問題，經(jīng)檢查，數(shù)碼管2個(gè)引腳短接了。修改后，測試無誤，調(diào)試完成。</p><p><b>　　七、所用元器件</b></p><p><b>　　八、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)分析</b></p>&l

21、t;p>　　經(jīng)測試，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的基本功能，秒脈沖信號及60、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器等模塊均可正常工作。</p><p>　　焊接晶振時(shí)，發(fā)現(xiàn)晶振不起振。檢查發(fā)現(xiàn)焊接時(shí)容連接部分沒有接地。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，把課本上學(xué)到的知識與實(shí)踐相結(jié)合。從中對

22、學(xué)到的知識有了更進(jìn)一步的理解，而且更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片

23、實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我受益非淺。首先深入的了解了設(shè)計(jì)電路的步驟。當(dāng)我們接手一個(gè)課題或項(xiàng)目的時(shí)候，不是馬上就動手搞。而是應(yīng)該先進(jìn)行可行性論證。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計(jì)算等等，提高我的實(shí)踐動手操作能力，同時(shí)通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)自己的錯誤并分析及排除這些故障。</p><p><b>　　九、附錄</b></p><p><b&

24、gt;　　實(shí)物圖</b></p><p><b>　　芯片圖</b></p><p><b>　　74HC00</b></p><p>　　74HC04 74HC74</p><p>　　74HC161 數(shù)碼

25、管</p><p>　　CD4060 CD4511</p><p><b>　　十、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 康華光 《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》 北京：高等教育出版社，2000(數(shù)字鐘論文)</p><p>　　[2] 康華光 《電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字