数字电子技术课程设计报告

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1、任务书设计目的1.掌握数字电子技术课程的基本理论以及方法的基础2.掌握数字钟的设计、调试方法3，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”设计要求时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。整时响铃，时分秒可调基本要求.时钟显示功能，基本功能完整，时间可调一、 设计任务及要求 通过对数字电子技术课程的学习，让同学掌握数字电子技术课程的基本理论以及方法，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。为了充分体现这些精神和能力，所以让同学独立自主的制造一个数字时钟，故，对同学设计的数字时钟进行

2、如下要求：时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。二、 设计的作用、目的（1）在同学掌握数字电子技术课程的基本理论以及方法的基础上，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。 （2）掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力。（3）. 熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理，熟悉数字钟的设计与制作。（4）. 掌握数

3、字钟的设计、调试方法。三、 设计过程1. 方案设计与论证 数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制计数器（其中包括六十进制计数器和二十四进制计数器均由十进制计数器74LS160接成）、动态显示译码器、LED数码管显示环节、555定时器（可以提供一个比较精确的1Hz的时钟脉冲），时间设置环节可以提供时间的初始设置，动态显示译码器提供将BCD代码(即8421码)译成数码显示管所需要的驱动信号，使LED数码管用十进制数字显示出BCD代码所表示的数值。数字钟电路系统的组成框图：时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器24时计数器60分计数器60秒计数器校时电路555定时器(1)55

4、5定时器的设计555定时器是一种多用途的数字 模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密斯触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计时的首选，但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定，通过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接

5、进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。最终我们选择了555定时器作为秒脉冲发生器。在555定时器的外部接适当的电阻和电容元件构成多谐振荡器，再选择元件参数使其发出标准秒信号。555定时器的功能主要由上、下两个比较器1、2的工作状况决定。若复位端 加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电路原处于什么状态,均可使它的输出为“0”电平。只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容元件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。 555是数字钟脉冲产生的核心部分。为了保证脉冲的准确性与稳定性，R1和R2采用可调电阻，经过不断的调试，R1的阻值大约在15

6、K左右，R2的电阻大约在68K左右，电容C大小为10uF，经过多次调试后可以得到频率为1Hz的秒脉冲，并将其作为整个多功能数字钟的脉冲源，作为计数器计数等功能之用R1=R2T=（R1+2R2）Cln2=1R1=1（3Cln2）=48k(2)计数器的设计计数器是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑功能，如测量、定时控制、数字运算等等。首先是由555定时器给秒个位计数器一个1Hz的脉冲，秒信号经秒计数器.分计数器.时计数器之后，分别得到“秒”个位十位，“分”个位十位，以及“时”个位十位输出信号，然后送至显示电路，以便

7、实现用数字显示时.分.秒的要求。“秒”和“分计数器应为六十进制，二“时”计数器应为二十四进制。采用十进制计数器74LS160来实现时间计数单元的计数功能。数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和“12翻1”计数电路实现的。数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。以六十进制为例，当计数器从00，01，02，59计数时，反馈门不起作用，只有当第60个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零，实现模为60的循环计数。六十进制加法计数器。采用74LS160组成六十进制加法计数器，可利用74LS16

8、0异步清零端通过反馈归零来实现。六十进制加法计数器1） .二十四进制加法计数器。由两个74LS160和74LS00四2输入与非门组成二十四进制“时”计数器。 二十四进制加法计数器(3)校时电路的设计校时电路的作用是：当数字钟接通电源或者出现误差时，校正时间。校时是数字钟应具有的基本功能。一般电子表都具有时、分、秒等校时功能。为了使电路简单，在此设计中只进行分和小时的校时。校时有“快校时”和“慢校时”两种，“快校时”是通过开关控制，使计数器对1Hz校时脉冲计数。“慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲。图中S1校分用的控制开关，S2（总图）为校时用的控制开关，它们的控制功能如表4所示，校时脉冲采用

9、分频器输出的1Hz脉冲，当S1或S2分别为“0”时可以进行“快校时”。如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供，则可以进行“慢校时”。四-2输入与非门74LS00集成逻辑门是数字电路中应用十分广泛最基本的一种器件，为了合理的使用和充分利用其性能，必须对它的主要参数和逻辑功能进行测试。74LS00与非门的主要参数为：输出高电平：指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。输出低电平：指与非门的所有输入端均接高电平时的输出电平值。开门电平：指与非门输出处于额定低电平时允许输入高电平的最小值。关门电平：指与非门输出处于高电平状态时允许输入低电平的最大值。电压传输特性：是指门的输出电压随输入电压而变

10、化的曲线，由它可以得到门电路的输出高电平、输出低电平、关门电平和开门电平等。低电平的输出电源电流；是指输入所有端都悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。高电平输出电源电流：是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，电源提供给器件的电流。低电平输入电流：是指被测输入端接地，其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流值。高电平输入电流：指被测输入端接高电平，其余输入端接地，流入被测输入端的电流值。扇出系数：门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数。即低电平扇出系数和高电平扇出系数。 (4)译码和

11、显示电路的设计 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的工作是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数字分配，存储器寻址和组合控制信号等。译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类。在电路中用的译码器是共阴极译码器74LS248，74LS248输入的8421BCD码ABCD译成七段输出a-g，再由七段数码管显示相应的数。 本设计译码和显示电路由74LS248和七段数码管组成。六个74LS248和六个七段数码管组成。七段数码管，随着秒计数脉冲不断的输入和计时的变化，连续的进行时、

12、分、秒计时显示。 四、心得体会及建议通过此次的数字时钟课程设计，无疑的一点：我学到了很多。早在大一的时候我就在问自己我学电路分析究竟拿来干什么，学数字电子技术基础拿来干什么，都埋头苦干在书本上，一点兴趣都没有，一点趣味都没有，以至于花了时间在课本上，却没让自己得到更多的收获。可这次不一样了，我对专业的兴趣来了，我对专业的热情燃烧了，此次的数字时钟课程设计就是我对专业热情燃烧的导火线。通过此次的数字时钟课程设计，不仅让我对专业重新了解，也让我在其中学到了很多，从理论学习到实践学习，其理论、实践的完美结合更让我知道了电子信息工程的本质。通过本次课程设计,我明白了一个道理:无论做什么事情,都必需养成

13、严谨,认真,善思的工作作风.我这毕业设计由于我采用的是数字电路来实现的,所以电路较复杂,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多种设计方法.我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。最后在实现多功能数字钟的各相

14、功能，都达到了预期的结果，并且很美观。没有最好，只有更好。我相信通过这一次的课程设计之后，我以后会更加努力，用严谨的科学态度去面对一切。克服困难，战胜自我，超越自我。五、附录序 号名 称型 号 参 数数 量备注1同步十进制计数器74LS1606片2四输入与非门 74133片5共阴极七段译码器 74LS486片6LED七段数码管7SEG-BCD6片82-四输入与非门74LS202个9分频器CD40601个11按 钮2个12电 容30皮法 2个电 容0.01微法2个13电 阻20兆欧姆2个电 阻47千欧2个滑动变阻器2千欧1个15 555定时器1个16彩色导线若干17镊 子1把18剪 刀1把六.参考文献数字电子技术基础 任俊媛 杨玉强 刘维学 清华大学出版社