數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)---數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)任務(wù) </b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示周，日，時(shí)，分，秒的數(shù)字電子鐘。</p><p><b>　　技術(shù)要求：</b></p><p>　　(1)由晶振電路產(chǎn)生1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。</p>&l

2、t;p>　　(2)秒、分為00～59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　(3)時(shí)為00～23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　(4)周顯示從1～日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　(5)可手動(dòng)校正：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)、日的校正。只要將開(kāi) 關(guān)置于手動(dòng)位置，可分別對(duì)秒、分、時(shí)、日進(jìn)行手動(dòng)脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入校正。</p><

3、;p><b>　　二 設(shè)計(jì)概括 </b></p><p>　　本次數(shù)字時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)使用了,CD4060、74LS74、74LS161、7CD511及門(mén)電路.采用異步連接設(shè)計(jì)構(gòu)成數(shù)字電子鐘。分、秒均使用60進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)，時(shí)使用24進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù),周采用7進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)。 </p><p>　　簡(jiǎn)述:數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相

4、比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確，顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電子鐘。</p><p>　　數(shù)字電子鐘的電路組成方框圖如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 數(shù)字電子鐘框圖</p><p>　　由圖1.1可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生

5、器；校時(shí)電路；六十進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器，二十四進(jìn)制（或十二進(jìn)制）計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器；秒、分、時(shí)的譯碼顯示部分等。</p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，對(duì)照數(shù)字電子鐘的框圖，可以分以下幾部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　(1)秒脈沖發(fā)生器</b></p>

6、<p>　　脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如晶振為32768 Hz，通過(guò)15次二分頻后可獲得1Hz的脈沖輸出，電路圖如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 秒脈沖發(fā)生器</p><p><b>　　(2)計(jì)數(shù)譯碼顯示</b></p>&l

7、t;p>　?。胗?jì)數(shù)器，分計(jì)數(shù)器和時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)分別傳給各自的顯示如下圖所示）</p><p>　　秒、分、時(shí)、日分別為60、60、24、7進(jìn)制計(jì)數(shù)器、秒、分均為60進(jìn)制，即顯示00～59，它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示為00～23，個(gè)位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2，而個(gè)位計(jì)到4時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制了。</p><p>　　周為七進(jìn)制數(shù)

8、，按人們一般的概念一周的顯示日期“日、1、2、3、4、5、6”，所以我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，應(yīng)根據(jù)譯碼顯示器的狀態(tài)表來(lái)進(jìn)行，如表1.1所示。</p><p>　　按表1.1狀態(tài)表不難設(shè)計(jì)出“日”計(jì)數(shù)器的電路（日用數(shù)字8代替）。所有計(jì)數(shù)器的譯碼顯示均采用BCD—七段譯碼器，顯示器采用共陰或共陽(yáng)的顯示器。</p><p><b>　　表1.1 狀態(tài)表</b></p

9、><p><b>　　(3)校時(shí)電路</b></p><p>　　在剛剛開(kāi)機(jī)接通電源時(shí)，由于日、時(shí)、分、秒為任意值，所以，需要進(jìn)行調(diào)整。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，分別對(duì)時(shí)、分、秒、日進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。</p><p><b>　　四 主要的功能圖表</b></p><p><

10、b>　　74LS161</b></p><p><b>　　D0</b></p><p><b>　　D1</b></p><p><b>　　D2</b></p><p><b>　　D3</b></p><p>

11、;　　A0 A1 A2 A3</p><p>　　表1 74LS161功能表</p><p>　　14 13 12 11 10 9 8 </p><p>　　1 2 3 4 5 6 7 </p><p><b>　　74LS00</b></p><p>

12、　　如圖1.2它是數(shù)字電子中的核心部分,它的精度和穩(wěn)定度決定數(shù)字電子鐘的質(zhì)量.通過(guò)晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)CD4060分頻獲得2HZ的脈沖，再通過(guò)D觸發(fā)器獲得1HZ的秒脈沖。</p><p>　　圖1.2 脈沖發(fā)生器示意圖</p><p><b>　　五 整體結(jié)構(gòu)電路圖</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖如圖1.3所示。分別

13、由顯示電路,譯碼電路,計(jì)數(shù)器,校時(shí)電路,脈沖產(chǎn)生和分頻電路組成.</p><p>　　圖1.3 數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖</p><p>　　六 參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明</p><p><b>　　1. 秒脈沖電路</b></p><p>　　由晶振32768Hz經(jīng)14分頻器分頻為2Hz，再經(jīng)一次分頻，即得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，供

14、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器用。</p><p>　　2. 單次脈沖、連續(xù)脈沖</p><p>　　這主要是供手動(dòng)校時(shí)用。若開(kāi)關(guān)K1打在單次端，要調(diào)整日、時(shí)、分、秒即可按單次脈沖進(jìn)行校正。如K1在單次，K2在手動(dòng)，則此時(shí)按動(dòng)單次脈沖鍵，使周計(jì)數(shù)器從星期1到星期日計(jì)數(shù)。若開(kāi)關(guān)K1處于連續(xù)端，則校正時(shí)，不需要按動(dòng)單次脈沖，即可進(jìn)行校正。單次、連續(xù)脈沖均由門(mén)電路構(gòu)成。</p><p>　　

15、3. 秒、分、時(shí)、日計(jì)數(shù)器</p><p>　　這一部分電路均使用中規(guī)模集成電路74LS161實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，其中秒、分為六十進(jìn)制，時(shí)為二十四進(jìn)制。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)秒、分兩組計(jì)數(shù)器完全相同。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖變成00，然后再重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。圖中利用“異步清零”反饋到/CR端，而實(shí)現(xiàn)個(gè)位十進(jìn)制，十位六進(jìn)制的功能。</p><p>　　時(shí)計(jì)數(shù)器為二十四進(jìn)制，當(dāng)開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)，個(gè)位按十

16、進(jìn)制計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到23時(shí)，這時(shí)再來(lái)一個(gè)脈沖，應(yīng)該回到“零”。所以，這里必須使個(gè)位既能完成十進(jìn)制計(jì)數(shù)，又能在高低位滿足“23”這一數(shù)字后，時(shí)計(jì)數(shù)器清零，圖中采用了十位的“2”和個(gè)位的“4”相與非后再清零。</p><p>　　對(duì)于日計(jì)數(shù)器電路，它是由四個(gè)D觸發(fā)器組成的（也可以用JK觸發(fā)器），其邏輯功能滿足了表1，即當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到6后，再來(lái)一個(gè)脈沖，用7的瞬態(tài)將Q4、Q3、Q2、Q1置數(shù)，即為“1000”，從而顯示“日”

17、（8）。</p><p><b>　　4．譯碼、顯示</b></p><p>　　譯碼、顯示很簡(jiǎn)單，采用共陰極LED數(shù)碼管LC5011-11和譯碼器74LS248，當(dāng)然也可用共陽(yáng)數(shù)碼管和譯碼器。</p><p><b>　　七 設(shè)計(jì)所用器材</b></p><p><b>　　1. 直流穩(wěn)

18、壓電源</b></p><p>　　2. 集成電路：CD4060、74LS74、74LS161及門(mén)電路等</p><p>　　3. 晶振：32768 Hz </p><p>　　4. 電容：100μF/16V、22pF、3～22pF之間 </p><p>　　5. 電阻：200Ω、10KΩ、22MΩ

19、</p><p>　　6. 電位器：2.2KΩ或4.7KΩ </p><p>　　7. 數(shù)顯：共陰顯示器LC5011-11 </p><p>　　8. 開(kāi)關(guān)：?jiǎn)未伟存I </p><p><b>　　八 工作原理</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘所采用的是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161和十進(jìn)

20、制計(jì)數(shù)器74SL160，根據(jù)時(shí)分秒各個(gè)部分的的不同功能，設(shè)計(jì)成不同進(jìn)制。秒的個(gè)位，需要10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十位需6進(jìn)制計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)到59時(shí)清零并進(jìn)位）。秒部分設(shè)計(jì)與分鐘的設(shè)計(jì)完全相同；時(shí)部分的設(shè)計(jì)為當(dāng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)到24時(shí)，使計(jì)數(shù)器的小時(shí)部分清零，從而實(shí)現(xiàn)整體循環(huán)計(jì)時(shí)的功能。</p><p>　　九 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象</p><p>　?。?）秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)及顯示部分正常工作，在達(dá)到59秒后再來(lái)

21、一個(gè)脈沖會(huì)自動(dòng)清零，并向高位產(chǎn)生進(jìn)位。</p><p>　?。?）時(shí)計(jì)數(shù)器及顯示部分正常工作，在達(dá)到23時(shí)候再來(lái)一個(gè)脈沖會(huì)自動(dòng)清零，并向高位產(chǎn)生進(jìn)位</p><p>　?。?）日顯示器及顯示部分正常工作，從1開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)到7時(shí)再來(lái)一個(gè)脈沖會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位，再次從1開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　十 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p>

22、<p>　　通過(guò)這一周的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我感覺(jué)有很大的收獲：首先，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力,充分利用圖書(shū)館網(wǎng)絡(luò)去查閱資料，增加了許多課本以外的知識(shí)。更加了解了時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟及方法。</p><p>　　對(duì)時(shí)序邏輯電路的觸發(fā)方式的理解更加深刻即同步連接方式和異步連接方式的了解。 增加了對(duì)74LS16

23、1等器件的理解及運(yùn)用，尤其是161的清零端和進(jìn)位端的功能。在這個(gè)過(guò)程中，鍛煉了我的細(xì)心和耐性。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了我的團(tuán)結(jié)，細(xì)心和耐性。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了很多疑難,在李維老師的精心指導(dǎo)下,解決了問(wèn)題,再此對(duì)老師表示衷心的感謝!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 康華光 鄒滔彬