數(shù)電課程設(shè)計(jì)--數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課 程 名 稱(chēng) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) </p><p>　　院 部 名 稱(chēng) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) </p><

2、;p>　　姓 名 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的2</b></p><p>

3、　　2.設(shè)計(jì)功能要求2</p><p><b>　　3.電路設(shè)計(jì)2</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)方案2</b></p><p>　　3.2單元電路的設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.2.1 秒脈沖3</p><p>　　3.2.2 分秒計(jì)時(shí)器6&l

4、t;/p><p>　　3.2.3 時(shí)計(jì)數(shù)器7</p><p>　　3.2.4 校準(zhǔn)模塊7</p><p>　　3.2.5 譯碼與顯示電路8</p><p>　　3.2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)10</p><p><b>　　4.實(shí)驗(yàn)心得10</b></p><p><b&g

5、t;　　5.元件清單10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　※掌握組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試方法；</p><p>　　※進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所

6、學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；</p><p>　　※提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力；</p><p>　　※培養(yǎng)書(shū)寫(xiě)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　（1）準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。</p><p>　?。?/p>

7、2）小時(shí)計(jì)時(shí)采用24進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式，分、秒采用60進(jìn)制的計(jì)時(shí)方式。</p><p>　?。?）具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分、秒的功能。 </p><p>　?。?）添加整點(diǎn)報(bào)時(shí)。</p><p><b>　　3.電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)方案</b></p><

8、;p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先建立了一個(gè)多功能 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖，框圖如圖所示。</p><p>　　由圖可知電路的工作原理是：數(shù)字時(shí)鐘電路由秒脈沖發(fā)生器、兩個(gè)60進(jìn)制分秒計(jì)數(shù)器、一個(gè)24進(jìn)制小時(shí)計(jì)數(shù)器以及6個(gè)數(shù)字顯示器還有校正電路組成。秒脈沖計(jì)數(shù)器60后向分計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位并且小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“24翻1”的規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)電路進(jìn)

9、行校時(shí)、校分、校秒。</p><p>　　3.2單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專(zhuān)用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘等。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對(duì)各個(gè)單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。主體電路部分的電路

10、主要由振蕩電路、計(jì)數(shù)電路、顯示電路以及校時(shí)電路四大部分組成。下面將對(duì)各部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　3.2.1秒脈沖：</b></p><p>　　秒脈沖由555計(jì)時(shí)器組成的振蕩電路，555振蕩器的參數(shù)確定：T=0.7(R1+R2)C=1s， f=1/t=1HZ， ，， ，</p><p>　　脈沖形成的電路圖如下：</

11、p><p><b>　　仿真的結(jié)果如圖：</b></p><p>　　從圖中可知：秒脈沖的周期約為1s，符合作為電子鐘的要求。</p><p>　　秒脈沖中用到555計(jì)時(shí)器：</p><p><b>　　1地gnd</b></p><p><b>　　2觸發(fā)tri<

12、;/b></p><p><b>　　3輸出out</b></p><p><b>　　4復(fù)位rst</b></p><p><b>　　5控制電壓con</b></p><p><b>　　6門(mén)限閾值thr</b></p><p

13、><b>　　7放電端dis</b></p><p><b>　　8電源電壓vcc</b></p><p>　　接通電源后，電源VCC 通過(guò)R7 和R3 對(duì)電容C 充電，當(dāng)Uc<1/3VDD 時(shí)，振蕩器輸出</p><p>　　Vo=1，放電管截止。當(dāng)Uc 充電到≥2/3VDD 后，振蕩器輸出Vo 翻轉(zhuǎn)成0，此

14、時(shí)放電管導(dǎo)通，</p><p>　　使放電端(DIS)接地，電容C 通過(guò)R3 對(duì)地放電，使Uc 下降。當(dāng)Uc 下降到≤1/3VDD 后，</p><p>　　振蕩器輸出Vo 又翻轉(zhuǎn)成1，此時(shí)放電管又截止，使放電端(DIS)不接地，電源VDD 通過(guò)R7</p><p>　　和R3 又對(duì)電容C 充電，又使Uc 從1/3VDD 上升到2/3VDD,觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周

15、而</p><p>　　復(fù)始，從而在輸出端Vo 得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形。脈沖寬度TL≈0.7R3C，由電容C</p><p>　　放電時(shí)間決定；TH=0.7(R7+R3)C，由電容C 充電時(shí)間決定，脈沖周期T≈TH+TL。</p><p><b>　　555原理圖：</b></p><p>　　555定時(shí)器的功能表：

16、</p><p>　　3.2.2分秒計(jì)數(shù)器：</p><p>　　4518bd功能表：</p><p>　　BD4518 4腳 bcd8421/10進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器,IC是一個(gè)封裝中含有一個(gè)bcd8421/10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其功能引腳分別為3-6,1 2 7.該計(jì)數(shù)器是單路系統(tǒng)脈沖輸入（1腳）4路bcd碼信號(hào)輸出,（3-6腳）BD4518有一個(gè)時(shí)鐘輸入端CP,若用時(shí)鐘

17、上升沿觸發(fā),信號(hào)由CP輸入,BN MR也保持低電平（0）,只有滿(mǎn)足了這些條件時(shí),電路才會(huì)處于計(jì)數(shù)狀態(tài).</p><p>　　用兩片4518bd構(gòu)成60進(jìn)制數(shù)，U1A的時(shí)鐘由秒脈沖提供，每一個(gè)上升沿到來(lái)的時(shí)候，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)U1A的A1 D1都為1（1001=9）的時(shí)候，通過(guò)一個(gè)與非門(mén)到U4A的時(shí)鐘，因?yàn)槭桥c非門(mén)，所以延遲了一個(gè)周期，剛好是十進(jìn)制，U4A加1。當(dāng) U4A的B1 C1都為1（0110=6）的時(shí)候，接一

18、個(gè)與門(mén)到U4A的復(fù)位端，使U4A復(fù)位，并接到U3A的時(shí)鐘，使U3A加1，就構(gòu)成了秒到分得進(jìn)位。分的60進(jìn)制與秒一樣。</p><p>　　3.2.3時(shí)計(jì)數(shù)器：</p><p>　　用兩片4518bd構(gòu)成24進(jìn)制，當(dāng)U23A的A1 D1都為1（1001=9）的時(shí)候，通過(guò)一個(gè)與非門(mén)到U24A的時(shí)鐘，因?yàn)槭桥c非門(mén)，所以延遲了一個(gè)周期，剛好是十進(jìn)制，U24A加1。當(dāng)U24出現(xiàn)2（0010），U23

19、出現(xiàn)4（0100）時(shí)，用一個(gè)兩輸入的與門(mén)，連到兩個(gè)芯片的復(fù)位端，使他們清零，從而構(gòu)成24進(jìn)制。</p><p>　　3.2.4校準(zhǔn)模塊：</p><p>　　“秒”校時(shí)采用等待校時(shí)法。正常工作時(shí)，將開(kāi)關(guān)S1撥向VDD位置，不影響與門(mén)G1傳送秒計(jì)數(shù)信號(hào)。進(jìn)行校對(duì)時(shí)，將S1撥向接地位置，封閉與門(mén)G1，暫停秒計(jì)時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一到，立即將S1撥回VDD位置，開(kāi)放與門(mén)G1?！胺帧焙汀皶r(shí)”校時(shí)采用加速校

20、時(shí)法。正常工作時(shí)，S2和S3接地，封閉與門(mén)G3或G5，不影響或門(mén)G2或G4傳送秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖。進(jìn)行校對(duì)時(shí)，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過(guò)G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器，讓“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器以秒節(jié)奏快速計(jì)數(shù)。待標(biāo)準(zhǔn)時(shí)、分一到，立即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號(hào)，開(kāi)放或門(mén)G2、G4對(duì)秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖的傳送。</p><p>　　3.2.5譯碼與顯示電路:</p>

21、;<p><b>　　電路的工作原理:</b></p><p>　　譯碼是編碼的相反過(guò)程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)以表示編碼時(shí)所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二—十制譯碼器和BCD—7段譯碼器、顯示模塊用來(lái)顯示計(jì)時(shí)模塊輸出的結(jié)果。</p><p>　　譯碼器74LS48:</p><p>　

22、　譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類(lèi)。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS48，用74LS48把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。 74LS48

23、的管腳圖如圖16。在管腳圖中，管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平是起作用，作用分別為：</p><p>　　LT為燈測(cè)檢查，用LT可檢查七段顯示器個(gè)字段是否能正常被點(diǎn)燃。</p><p>　　BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。</p><p>　　RBI是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO是共用輸出端，RBO稱(chēng)為滅零輸出端，可以配合滅零輸出

24、端RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器74LS248，CD4511。</p><p>　　顯示器SM421050N:</p><p>　　在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。SM421050N的管腳功能圖。</p><p>　　3.2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)：</p><p>　　報(bào)時(shí)電路是

25、由一個(gè)與門(mén)連接到24進(jìn)制的時(shí)鐘還有秒脈沖，當(dāng)他們同時(shí)有效的時(shí)候輸出高電平，使三極管導(dǎo)通，是蜂鳴器發(fā)出聲音，起到整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。</p><p><b>　　4實(shí)驗(yàn)心得：</b></p><p>　　通過(guò)這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)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

26、。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)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(wèn)題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問(wèn)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)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。</p><p>　　另外，我還漸漸熟悉了mutisim

27、這個(gè)仿真軟件的各個(gè)功能，讓我體會(huì)到了期中的樂(lè)趣，還在電腦制作文檔的過(guò)程中，使我對(duì)辦公軟件有了更進(jìn)一步的了解和掌握。</p><p><b>　　5元件清單：</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社.</p>

28、<p>　　2. 模擬電子技術(shù)（修訂版） 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社</p><p>　　3. 模擬電子技術(shù)教程 電子工業(yè)出版社</p><p><b>　　電路全圖：</b></p><p><b>　　秒脈沖：</b></p><p><b>　　實(shí)物圖：&