數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì) (2)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

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(jì)</b></p><p>&

3、lt;b>  報(bào)</b></p><p><b>  告</b></p><p>  題 目:數(shù)字電子鐘</p><p><b>  班 級(jí):</b></p><p><b>  學(xué) 號(hào):</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(jì)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(jì)5</b></p><p><b&g

6、t;  4.元器件清單8</b></p><p><b>  5.體會(huì)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(xiàn)………………………………………………….

7、……………… 13</p><p><b>  任 務(wù) 書</b></p><p><b>  1.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>  用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示時(shí)、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(jì)時(shí)間“時(shí)”、“分”、“秒”。</p><p>  (2)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)時(shí)器,可以完成00:00:00到23:59:59的計(jì)時(shí)功能,并在控制電路的作用下具有快速校時(shí)、快速校分功能。</p><p> ?。?)通過Multisim軟件平臺(tái),設(shè)計(jì)含小時(shí),分鐘,秒鐘顯示功能的數(shù)字時(shí)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(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置,與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且無機(jī)械裝置,具有更更長(zhǎng)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、; ?。?)數(shù)字鐘主要分為數(shù)碼顯示器、60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器、頻率振蕩器和校時(shí)這幾個(gè)部分。數(shù)字鐘要完成顯示需要6個(gè)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(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器,在在仿真軟件中發(fā)生信號(hào)可以用函數(shù)發(fā)生器仿真,頻率可以隨意調(diào)整。60進(jìn)制可能由10進(jìn)制和6進(jìn)制的計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成,而小時(shí)的24進(jìn)制可以采用74LS90清零發(fā)實(shí)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(shí)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(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。異步計(jì)數(shù)器如果設(shè)定初態(tài),在每個(gè)脈沖的作用下是按順序變化的(態(tài)序)。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的每一狀態(tài)相當(dāng)一最小項(xiàng),當(dāng)最后一個(gè)脈沖到來后,電路返回原狀態(tài)。計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)(CP1輸入Q0輸出)</p><p>  五進(jìn)制計(jì)數(shù)(CP2輸入Q3Q2Q1輸出)</p><p> ?。?)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(yáng)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(jiǎn)化了電路,增加了調(diào)試的正確性。</p><p><b>  3.設(shè)計(jì)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(shí)器組成。圖-3中是由555定時(shí)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(jì)時(shí)是1HZ的脈沖才是1S計(jì)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(gè)用十進(jìn)制計(jì)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(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)脈沖,這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用,三個(gè)74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻的電路,輸出的便是1HZ的信號(hào),從而達(dá)到目的。</p><p>  在仿真時(shí),1HZ的頻率太慢了,在實(shí)際中得到的時(shí)間不是

15、1S計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>  “秒”、“分”電路都六十進(jìn)制,它由一級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級(jí)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成,如圖3,采用兩片74ls90串接起來構(gòu)成“秒”、“分”計(jì)數(shù)器。</p><p>  由圖得知,U1是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,U1的QD作為十進(jìn)制的進(jìn)位信號(hào),74l

16、s90計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器,用反饋歸零的方法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù),U4和與非門構(gòu)成六進(jìn)制,其中與非門輸出進(jìn)位信號(hào)。</p><p> ?。?)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>  如圖4,時(shí)計(jì)數(shù)電路由U1和U2倆部分組成。當(dāng)時(shí)個(gè)位U1計(jì)數(shù)為4,U2計(jì)數(shù)為2時(shí),兩片74LS90復(fù)零,從而構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)。</p><p> ?。?)數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)的組成</p>

17、<p>  利用上面的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制遞增計(jì)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(jìn)制子電路,24C為24進(jìn)制子電路。當(dāng)按下開關(guān)J1,J2時(shí)分別為將“時(shí)”和“秒”的進(jìn)位端直接接入秒脈沖,實(shí)現(xiàn)校時(shí)。</p><p>  由于Multisim可以仿真,并有函數(shù)發(fā)生器,最簡(jiǎn)單的校時(shí)方法就是通過開關(guān)用函數(shù)發(fā)生器對(duì)CLK端輸入脈沖以改變顯示的數(shù)值

18、。此電路的設(shè)計(jì)就是采用這種方法校時(shí)的,雖可以只用一個(gè)函數(shù)發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)同步,但調(diào)試時(shí)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(shí)現(xiàn)校時(shí)。</p><p>  校時(shí)的具體設(shè)計(jì)方法是:用一個(gè)單刀雙擲開關(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)置于函數(shù)發(fā)生器這一端便可以校時(shí),置于計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端便是計(jì)時(shí)。</p><p>  不校正時(shí)間時(shí)開關(guān)都應(yīng)打在與非門的那一端,校時(shí)時(shí)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(huì)</b></p><p>  通過Multisim軟件,可以很方便的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真和虛擬實(shí)驗(yàn),與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比,通過Multisim仿真可,設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行,且修改電路容易,連線直觀。缺點(diǎn)是仿真中的虛擬實(shí)

20、驗(yàn)的“時(shí)間”受仿真速度的影響,要比現(xiàn)實(shí)中的“時(shí)間”慢很多,因此實(shí)驗(yàn)中所用的“秒”脈沖信號(hào)是用交流電壓源,其頻率接近1khz,仿真速度才相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)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(shí)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(gè)過程花了我們不少時(shí)間,主要是在調(diào)試時(shí)花了不少時(shí)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(shí)際運(yùn)行中就無法看到

21、效果,所以調(diào)試花了我不少時(shí)間,有時(shí)無法找出錯(cuò)誤便更換器件重新接線以使電路正常運(yùn)行。Multisim軟件有時(shí)會(huì)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(shí)際的操作過程中,能把理論中所學(xué)的知識(shí)靈活地運(yùn)用起來,并在調(diào)試中會(huì)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(xué)會(huì)了在設(shè)計(jì)中獨(dú)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(huì)在腦海中留下深刻的印象,這個(gè)小小的課程設(shè)計(jì)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(duì)數(shù)字電路認(rèn)識(shí)和理解。</p><p>  整個(gè)過程大部分是我獨(dú)立完成的,感覺很難尤其是較時(shí)功能的實(shí)現(xiàn),費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)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(jiǎn)單,需要耐心、仔細(xì)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(jì)很能培養(yǎng)我們的能力,讓我們不再局限于書本上的知識(shí)

23、。同時(shí)也花了不少的時(shí)間查閱資料,向同學(xué)請(qǐng)教,跟專業(yè)里的同學(xué)討論,整個(gè)方案經(jīng)歷了很多次的修改和優(yōu)化。在課程設(shè)計(jì)的過程過對(duì)于老師上課講的內(nèi)容有了深層次的認(rèn)識(shí)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(shí)鐘仿真的界面截圖,其中每張圖片都是以將要發(fā)生進(jìn)位關(guān)系和剛發(fā)生過進(jìn)位關(guān)系的時(shí)刻暫

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

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

26、>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  1.艾永樂《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》中國(guó)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(xué)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(xué)出版社.2009.2</p><p>  4. 謝自美《電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試》華中科

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