數(shù)字邏輯課程設(shè)計--數(shù)字電子鐘的設(shè)計

1、<p><b>　　數(shù)字電子鐘的設(shè)計</b></p><p><b>　　一、設(shè)計目的：</b></p><p>　　通過設(shè)計，能鞏固、加深對基礎(chǔ)理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題解決問題的能力，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、設(shè)計要求：</b></p>

2、<p>　　1、設(shè)計一臺能顯示分、秒的數(shù)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(diào)試。</p><p>　　3、當(dāng)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(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　　數(shù)字邏輯</b></p><p>　　實驗指導(dǎo)書附錄（集成電路引腳圖）</p><p>

4、<b>　　網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)線若干 蜂鳴器 實驗電路箱</p><p><b>　　五、設(shè)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(shù)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>　?。ǘ└鱾€分電路的原理：</p><p><b>　　1、數(shù)字鐘的構(gòu)成</b></p><p>　　數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)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(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的1KＨz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)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(jīng)3次十分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。</p><p><b>　　4、時間計數(shù)器電路</b></p><p>　　時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位、分個位為十進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，秒十位和時十位為六進制計數(shù)器。并且每一個計數(shù)器均提供一個

10、異步清零端（高電平有效）。</p><p><b>　　5、譯碼驅(qū)動電路</b></p><p>　　譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)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(shù)碼管</b></p>&

11、lt;p>　　數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。</p><p><b>　　7、校時電路</b></p><p>　　校時電路的開關(guān)斷開時正常計時，閉合時實現(xiàn)校時功能。</p><p>　　當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)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(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)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(yīng)具備整點報時電路功能，即在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)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(fù)雜的也可以是實時語音提示。</p&

13、gt;<p>　　根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)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(shè)計步驟</b></p><p>　?。ㄒ唬┩ㄟ^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(xiàn)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(xiàn)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(jīng)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?shù)器的設(shè)計及連接。</p><p>　　分和秒計數(shù)器都是60進制的計數(shù)器</p><p>　　.uIh BK k A</p><p>　?。ㄋ模┬r電路的實現(xiàn)：</p><p

16、>　　用雙D觸發(fā)器實現(xiàn)校時電路。開關(guān)斷開時，該部分電路維持秒和時的正常計時，當(dāng)開關(guān)閉合時，開關(guān)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(xiàn)校時功能。當(dāng)開關(guān)閉合或斷開時，可能產(chǎn)生抖動，在開關(guān)上并聯(lián)一個電容可以環(huán)節(jié)抖動現(xiàn)象。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　?。ㄎ澹┱c報時電路：</p><p

17、>　　每到整點時，電路實現(xiàn)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(dāng)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?？傠娐犯皆谧詈?。</p><p>　　+vv e fLu'b`</p><p><b>　　七、總結(jié)分析</b></p><p>　　在四位指導(dǎo)老師的認(rèn)真講解和耐心指導(dǎo)之下，本組按照設(shè)計要求完成了本次

20、數(shù)字邏輯課程設(shè)計，即數(shù)字電子鐘。</p><p>　　本次課程設(shè)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(xiàn)計時快慢不一的情況。</p><p>　　3、由于數(shù)字信號在導(dǎo)線和各個集成塊的內(nèi)部的傳遞以及響音都會有時間差，所以會給實驗結(jié)果造成

21、一定的誤差。</p><p><b>　　分析、結(jié)論</b></p><p>　　1.數(shù)字電子鐘的主要組成部分是要實現(xiàn)時鐘的時﹑分﹑秒計數(shù)和正確的進位級聯(lián)關(guān)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(xiàn)都依賴于對異步二-五-十進制集成計數(shù)器74LS90的正確理解和使用方法.</p>&