數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告-- 數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與仿真

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告</p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與仿真 </p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級： <

2、/p><p>　　設(shè) 計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013.12.28-2014.1.1 </

3、p><p><b>　　信息技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）任務(wù)書</p><p>　　姓 名： 院（系）：</p><p>　　專 業(yè)：學(xué) 號：任務(wù)起止日期：2013.12.28-2014.1.1</p><p><b>

4、;　　課程設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與仿真</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　完成一個(gè)交通燈控制電路的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真，實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　　具有“時(shí)”、“分”、“秒”顯示和計(jì)時(shí)功能。(小時(shí)按24小時(shí)計(jì)時(shí)制計(jì)時(shí))</p>

5、;<p>　　2.校時(shí)功能，能夠?qū)Α皶r(shí)”和“分”進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　3.具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，在59 min 51 s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報(bào)時(shí)信號，在59 min 59 s時(shí)發(fā)出1kHz的高音報(bào)時(shí)信號，聲響時(shí)間持續(xù)1s。</p><p><b>　　工作計(jì)劃及安排：</b></p><p>　　1、查閱資料1天。分析

6、比較、選擇設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　2、總體設(shè)計(jì)2天。設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選取、繪制電路原理圖；</p><p>　　3、軟件仿真及調(diào)試0.5天。利用Proteus軟件構(gòu)建電路，進(jìn)行虛擬仿真;</p><p>　　4、故障排除0.5天。根據(jù)調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，逐一查找原因，排除故障，使電路達(dá)到設(shè)計(jì)要求；</p><p>　　5、撰寫課程設(shè)計(jì)

7、報(bào)告0.5天。寫出設(shè)計(jì)思路、工作原理，畫出電路結(jié)構(gòu)框圖，繪出電路原理圖，給出設(shè)計(jì)參數(shù)及調(diào)試電路數(shù)據(jù)，分析設(shè)計(jì)中遇到的問題和解決方法及設(shè)計(jì)心得體會；</p><p><b>　　6、答辯0.5天。</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽字 年 月 日</p&g

8、t;<p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）成績</p><p>　　學(xué)號： 姓名： 指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與仿真</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>

9、　　經(jīng)過一周的實(shí)訓(xùn)，我完成了數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與仿真。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了很多書本上沒有的，積累了很多實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，熟練掌握了數(shù)字電路的知識和有關(guān)器件的工作原理及其具體的使用方法。當(dāng)然，在此次設(shè)計(jì)中也遇到了很多的問題。比如，仿真完后，數(shù)碼顯示器不會顯示數(shù)字，不會整點(diǎn)報(bào)時(shí)。經(jīng)過仔細(xì)檢查和同學(xué)的幫助下，發(fā)現(xiàn)連線不仔細(xì)，連錯了許多，電阻的阻值沒有改等等，幸運(yùn)的是問題最終都解決了。其實(shí)這些都是

10、小的而且也是最容易被忽略的問題，但就是這些問題使整個(gè)電路不能仿真。仿真軟件是英文版的，使操作起來很吃力，因此在畫仿真圖時(shí)覺得較很大。但是通過這次數(shù)字鐘的仿真，我漸漸熟悉了仿真軟件，能夠較熟練的使用仿真軟件。</p><p>　　總之，這次設(shè)計(jì)收獲很多，提高了自己的動手能力，而且明白了不管做什么事我們都必須仔細(xì)、仔細(xì)再仔細(xì)，這樣才不會出現(xiàn)大的錯誤。</p><p><b>　　指導(dǎo)

11、教師評語：</b></p><p><b>　　成績：</b></p><p>　　時(shí)間：指導(dǎo)教師簽名：</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的1</b></p><p>

12、　　二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)1</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1</b></p><p>　　3.1、數(shù)字鐘電路工作原理1</p><p>　　3.1.1總體設(shè)計(jì)2</p><p>　　3.2 模塊設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.2.1 秒脈沖電路3</p>&l

13、t;p>　　3.2.2 分頻器3</p><p>　　3.2.3  校時(shí)電路4</p><p>　　3.2.4 秒計(jì)數(shù)器4</p><p>　　3.2.5 分計(jì)數(shù)器電路5</p><p>　　3.2.6時(shí)計(jì)數(shù)器電路5</p><p>　　3.2.7譯碼器電路6</p><

14、p>　　3.2.8 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路6</p><p>　　3.2.9數(shù)字鐘基本電路的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3 仿真結(jié)果及分析7</p><p>　　3.3.1 仿真結(jié)果7</p><p>　　3.3.2 分析8</p><p>　　四、本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議8</p><p>

15、<b>　　五、 總結(jié)8</b></p><p>　　六、主要參考文獻(xiàn)9</p><p><b>　　七、 附錄9</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的

16、準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。 </p><p>　　目的：1.理解和熟悉掌握《數(shù)字電子技術(shù)》。</p><p>　　2.掌握數(shù)字鐘的工作原理,從而學(xué)會制作數(shù)字鐘。</p><p>　　3.掌握基本邏輯門電路、譯碼器

17、、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、</p><p>　　觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、鎖存器、555定時(shí)器等常用數(shù)字電路的綜合設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　4.熟悉用Proteus軟件進(jìn)行數(shù)字電路仿真設(shè)計(jì)的方法。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)</p><p>　　1.具有“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)時(shí)和顯示功能。小時(shí)按24小時(shí)計(jì)時(shí)制計(jì)時(shí)。&

18、lt;/p><p>　　2.具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，在59 min 51 s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報(bào)時(shí)信號，在59 min 59s時(shí)發(fā)出1kHz的高音報(bào)時(shí)信號，聲響時(shí)間持續(xù)1s。</p><p><b>　　3.有校時(shí)電路。</b></p><p>　　(1)首次使用數(shù)字鐘，或當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，能夠?qū)r(shí)間進(jìn)行校正。要求能對時(shí)和分分別進(jìn)行校對。&

19、lt;/p><p>　　(2)小時(shí)校正時(shí)不影響分、秒的正常計(jì)數(shù)，在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　3.1、數(shù)字鐘電路工作原理</p><p>　　數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“秒、分、時(shí)”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是

20、整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　“分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天24h的累計(jì)。譯碼顯

21、示電路將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路是根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路是來對“時(shí)、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。</p><p><b>　　3.1.1總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　其數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖如下: </p><

22、;p>　　圖1 數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖 </p><p><b>　　3.2 模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 秒脈沖電路</p><p>　　秒信號產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計(jì)數(shù)器”。</p>&l

23、t;p><b>　　圖2 秒脈沖電路</b></p><p><b>　　3.2.2 分頻器</b></p><p>　　計(jì)時(shí)是1HZ的脈沖才是1S計(jì)一次數(shù)，分頻器將高頻方波信號經(jīng)分頻后得到1Hz的方波信號供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。用三個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90串聯(lián)而成分頻器，因每片為1／10分頻，3片級聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號，即第1片的Q0

24、端輸出頻率為500HZ，第2片的Q3端輸出為10Hz，第3片的Q3端輸出為1Hz。</p><p><b>　　圖3分頻器</b></p><p>　　3.2.3  校時(shí)電路</p><p>　　剛接通電源或走時(shí)不準(zhǔn)時(shí)，都需要進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。校時(shí)的具體設(shè)計(jì)方法是：用一個(gè)單刀開關(guān)切換計(jì)數(shù)功能與校時(shí)功能，另一端接計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端，開關(guān)擲下

25、是就可以校時(shí)，打便是計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　圖4校時(shí)電路</b></p><p>　　3.2.4 秒計(jì)數(shù)器</p><p>　　“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。</p><p><b>　　圖5秒計(jì)數(shù)器</b&g

26、t;</p><p>　　3.2.5 分計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　“分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。</p><p><b>　　圖6分計(jì)數(shù)器電路</b></p><p>　　3.2.6時(shí)計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　“時(shí)計(jì)

27、數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天24h的累計(jì)。</p><p><b>　　圖7 時(shí)計(jì)數(shù)器電路</b></p><p>　　3.2.7譯碼器電路</p><p>　　譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。若將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字的

28、顯示。</p><p><b>　　圖8譯碼器電路</b></p><p>　　3.2.8 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</p><p>　　電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59 min 51 s后隔秒發(fā)出500Hz的低音報(bào)時(shí)信號，在59 min 59 s時(shí)發(fā)出1kHz的高音報(bào)時(shí)信號，聲響時(shí)間持續(xù)1s。當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，

29、分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的QＣ和QＡ 、個(gè)位的QＤ和QＡ及秒計(jì)數(shù)器十位的QＣ和QＡ相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號。</p><p><b>　　圖9整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</b></p><p>　　3.2.9數(shù)字鐘基本電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖10總電路</b></

30、p><p>　　3.3 仿真結(jié)果及分析</p><p>　　3.3.1 仿真結(jié)果</p><p><b>　　圖11 仿真效果</b></p><p><b>　　3.3.2 分析</b></p><p>　　整個(gè)仿真完成后，發(fā)現(xiàn)因?yàn)椴蛔屑?xì)，連線出現(xiàn)了一些小的錯誤，導(dǎo)致顯示器不能

31、顯示，修改后，則能顯示。仿真電路原件的布局很不合理，導(dǎo)致導(dǎo)線連接上有一定的不合理之處，顯得很亂。</p><p><b>　　四、本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，對于數(shù)字鐘基本電路的設(shè)計(jì)在仿真過程中各器件的布局，導(dǎo)線連接的方式需要整理，使整個(gè)仿真圖更加美觀；為了時(shí)間更加的準(zhǔn)確，可以在秒計(jì)數(shù)器下增加一個(gè)校時(shí)電路。</p>&l

32、t;p><b>　　總結(jié) </b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了很多書本上沒有的，積累了很多實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，熟練掌握了數(shù)字電路的知識和有關(guān)器件的工作原理及其具體的使用方法。當(dāng)然，在此次設(shè)計(jì)中也遇到了很多的問題。比如，仿真完后，數(shù)碼顯示器不會顯示數(shù)字，不會整點(diǎn)報(bào)時(shí)。經(jīng)過仔細(xì)檢查和同學(xué)的幫助下，發(fā)現(xiàn)連線不仔細(xì)，連錯了許多，電阻的阻值沒有改等等，不過幸運(yùn)的是問題最終都解決了

33、。其實(shí)這些都是小的而且也是最容易被忽略的問題，但就是這些問題使整個(gè)電路不能仿真。仿真軟件是英文版的，使操作起來很吃力，因此在畫仿真圖時(shí)覺得較很大。但是通過這次數(shù)字鐘的仿真，我漸漸熟悉了仿真軟件，能夠較熟練的使用仿真軟件。</p><p>　　總之，這次設(shè)計(jì)收獲很多，不但提高了自己的動手能力，而且明白了不管做什么事我們都必須仔細(xì)、仔細(xì)再仔細(xì)，這樣才不會出現(xiàn)大的錯誤。以后應(yīng)多動手，多實(shí)踐。從實(shí)踐中我們能發(fā)現(xiàn)很多問題，

34、而且學(xué)到書上所學(xué)習(xí)不到的知識。</p><p>　　六、主要參考文獻(xiàn) </p><p>　　【1】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編 第四版 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【2】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 彭容修主編 華中理工大學(xué)出版社</p><p>　　【3】數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 鄧元慶主編 電子工業(yè)出版社</p&g

35、t;<p>　　【4】數(shù)字電路與系統(tǒng) 韓振振主編 北京郵電大學(xué)出版社 </p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　表1元器件</b></p><p><b>　　各芯片引腳圖：</b></p><p>　　圖12 74LS92引

36、腳圖 圖13 74LS00引腳圖</p><p>　　圖14 74LS48 引腳圖 圖15 74LS90引腳圖 </p><p>　　圖16 74LS74引腳圖 圖17 74LS04引腳圖</p><