多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作-《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 電信 班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 </p><p>　　題 目: 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作

2、 </p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　利用集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)碼管、脈沖發(fā)生器和必要的門(mén)電路等數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)）</p><p>　　要求完成的主要任務(wù): </p><p><b>　　技術(shù)要求：</b><

3、;/p><p>　?、僭O(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：00。</p><p>　?、诰哂?0進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24</p><p>　　進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)。</p><p>　?、塾凶g碼、七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。</p><p&

4、gt;　?、茉O(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，</p><p>　?、菥哂行r(shí)單元、鬧鐘單元和整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。</p><p>　?、薮_定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電</p><p>　　路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b><

5、/p><p>　　1、 2011 年 6 月 27~28 日，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。</p><p>　　2、 2011 年 6 月 28~29 日， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。</p><p>　　3、 2011 年 6 月 30~7月1 日， 電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。</p><p>　　4、 2011 年 7 月 2 日上交課

6、程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1）《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》伍時(shí)和主編，清華大學(xué)出版社，2009.04</p><p>　　2）《數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》呂思忠 施齊云，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001.09</p><p>　　3）《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分

7、）》康華光，高等教育出版社，2006.01</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1&l

8、t;/b></p><p>　　1.1 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的及意義1</p><p>　　2 Multisim軟件介紹2</p><p>　　2.1 Multisim概述2</p><p>　　2.2 Multisim 10功能簡(jiǎn)介2</p>&l

9、t;p>　　2.3 Multisim 10操作步驟4</p><p>　　3 數(shù)字鐘基本原理與方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)方案原理構(gòu)思5</p><p>　　3.1.1 設(shè)計(jì)主要原理5</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)電路原理框圖5</p><p>　　3.2 多功能數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)電

10、路圖6</p><p>　　3.3 各模塊電路分析7</p><p>　　3.3.1 1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器7</p><p>　　3.3.2 譯碼顯示電路7</p><p>　　3.3.3 計(jì)數(shù)器電路9</p><p>　　3.3.4 校時(shí)電路10</p><p>　　3.3.5 鬧

11、鐘電路11</p><p>　　3.3.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路12</p><p><b>　　4 仿真調(diào)試13</b></p><p>　　4.1 總體仿真圖13</p><p>　　4.2 各個(gè)功能仿真調(diào)試14</p><p>　　4.2.1 校時(shí)電路仿真調(diào)試14</p>

12、<p>　　4.2.2 鬧鐘電路仿真調(diào)試14</p><p>　　4.2.3 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路仿真調(diào)試16</p><p>　　5 結(jié)果分析與總結(jié)17</p><p>　　5.1 分析總結(jié)17</p><p>　　5.2 遇到問(wèn)題及解決方法17</p><p><b>　　6 心得體會(huì)18&

13、lt;/b></p><p><b>　　7 元件清單19</b></p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　9 附表21</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p>&l

14、t;p>　　1.1 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求</p><p>　?、僭O(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：00。</p><p>　?、诰哂?0進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24</p><p>　　進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)。</p><p>　?、塾凶g碼、七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、

15、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。</p><p>　?、茉O(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，</p><p>　?、菥哂行r(shí)單元、鬧鐘單元和整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。</p><p>　?、薮_定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電</p><p>　　路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。</p><p>　　1

16、.2 設(shè)計(jì)目的及意義</p><p>　　1）培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科 </p><p>　　學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。</p><p>　　2）鍛煉學(xué)生自學(xué)軟件的能力及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　3）通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料、標(biāo)準(zhǔn)

17、</p><p>　　與規(guī)范的運(yùn)用和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的能力得到訓(xùn)練和提高。</p><p>　　4）鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能。</p><p>　　5）為今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)基本要求。</p><p>　　2 Multisim軟件介紹</p><p>　　2.1 Multisim概

18、述</p><p>　　Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。</p><p>　　工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得

19、深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　2.2 Multisim 10功能簡(jiǎn)介</p><p>　　1、NI Multisim 10是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI,National

20、 Instruments）推出的目前Multisim中運(yùn)用最廣泛版本。</p><p>　　2、目前美國(guó)NI公司的EWB的包含有電路仿真設(shè)計(jì)的模塊Multisim、PCB設(shè)計(jì)軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設(shè)計(jì)模塊Commsim 4個(gè)部分，能完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過(guò)程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分相互獨(dú)立，可以

21、分別使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分有增強(qiáng)專業(yè)版（Power Professional）、專業(yè)版（Professional）、個(gè)人版（Personal）、教育版（Education）、學(xué)生版（Student）和演示版（Demo）等多個(gè)版本，各版本的功能和價(jià)格有著明顯的差異。</p><p>　　3、NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件

22、，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。 </p><p>　　4、NI Multisim 10的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù)，而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。</p><p>　　

23、5、NI Multisim 10的虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。</p><p>　　6、NI Multisim 10具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、 時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的

24、噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。</p><p>　　7、NI Multisim 10可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的

25、所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。</p><p>　　8、NI Multisim 10有豐富的Help功能，其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說(shuō)，Help中這種元器件功能解說(shuō)有利于使用EWB進(jìn)行CAI教學(xué)。另外，NI Multisim10還提供了與國(guó)內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel及電路仿真軟件PSpic

26、e之間的文件接口，也能通過(guò)Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版。支持VHDL和Verilog HDL語(yǔ)言的電路仿真與設(shè)計(jì)。</p><p>　　9、利用NI Multisim 10可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

27、；可方便地對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。</p><p>　　10、NI Multisim 10易學(xué)易用，便于電子信息、通信工程、自動(dòng)化、電氣控制類專業(yè)學(xué)生自學(xué)、便于開(kāi)展綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的能力。

28、</p><p>　　2.3 Multisim 10操作步驟</p><p><b>　　1）啟動(dòng)操作</b></p><p>　　雙擊圖標(biāo)，啟動(dòng)Multisim 10，出現(xiàn)窗口界面。</p><p>　　選擇文件/新建/原理圖，即彈出空白的主設(shè)計(jì)窗口。</p><p><b>　　2）

29、添加元件</b></p><p>　　打開(kāi)元件庫(kù)工具欄，單擊需要的元件圖標(biāo)按鈕，然后在主設(shè)計(jì)電路窗口中適當(dāng)?shù)奈恢?，再次單擊鼠?biāo)左鍵，所需要的元件即可出現(xiàn)在該位置上。</p><p>　　雙擊此元件，會(huì)出現(xiàn)該元件的對(duì)話框，可以設(shè)置元件的標(biāo)簽、編號(hào)、數(shù)值和模型參數(shù)。</p><p><b>　　元件的移動(dòng)</b></p>

30、<p>　　選中元件，直接用鼠標(biāo)拖拽要移動(dòng)的元件。</p><p>　　4）元件的復(fù)制、刪除與旋轉(zhuǎn)</p><p>　　選中元件，用相應(yīng)的菜單、工具欄或單擊鼠標(biāo)右鍵彈出快捷菜單，進(jìn)行需要的操作。</p><p>　　5）放置電源和接地元件</p><p>　　選擇“放置信號(hào)源按鈕”彈出對(duì)話框，可選擇電源和接地元件。</p>

31、;<p><b>　　6）導(dǎo)線的操作</b></p><p>　　連接。鼠標(biāo)指向某元件的端點(diǎn)，出現(xiàn)小圓點(diǎn)后按下鼠標(biāo)左鍵拖拽到另一個(gè)元件的端點(diǎn)，出現(xiàn)小圓點(diǎn)后松開(kāi)左鍵。</p><p>　　刪除。選定該導(dǎo)線，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊“delete”。</p><p><b>　　7）實(shí)時(shí)仿真</b>&

32、lt;/p><p>　　左上角菜單欄下方是仿真開(kāi)關(guān)，連接好電路后用鼠標(biāo)左鍵單擊仿真開(kāi)關(guān)，就開(kāi)始實(shí)時(shí)仿真。</p><p>　　3 數(shù)字鐘基本原理與方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)方案原理構(gòu)思</p><p>　　3.1.1 設(shè)計(jì)主要原理</p><p>　　該設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成:震蕩器、分頻器、秒計(jì)數(shù)器、分

33、計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、BCD-七段顯示譯碼/驅(qū)動(dòng)器、LED七段顯示數(shù)碼管、時(shí)間校準(zhǔn)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路還有鬧鐘電路。</p><p>　　數(shù)字鐘數(shù)字顯示部分，采用譯碼與二極管串聯(lián)電路，將譯碼器、七段數(shù)碼管連接起來(lái)，組成十進(jìn)制數(shù)碼顯示電路，即時(shí)鐘顯示。要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，七段的數(shù)碼管需要譯碼器才能正常顯示，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

34、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，頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來(lái)提供，也可以由555定時(shí)來(lái)產(chǎn)生脈沖并分頻為1Hz。計(jì)數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送倒顯示器顯示。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí),可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。</p><p>　　整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路利用邏輯門(mén)，使當(dāng)各譯碼器輸出滿足整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器導(dǎo)通。</p><p>　　鬧鐘電路通過(guò)比較器比較當(dāng)前時(shí)間與設(shè)計(jì)的鬧鐘時(shí)間，相等時(shí)同樣

35、蜂鳴器導(dǎo)通。</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)電路原理框圖</p><p>　　3.2 多功能數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　3.3 各模塊電路分析</p><p>　　3.3.1 1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器</p><p>　　振蕩器可由晶振組成，也可以由555與RC組成的多諧振蕩器。由555定時(shí)器得到1kH

36、z的脈沖，功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)和提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)。</p><p>　　多諧振蕩器也稱無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)無(wú)需外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩）。用555集成電路實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻R1、R2和電容C，并外接+5V的直流電源。</p><p><b>　　脈沖頻率為：</b></p><p&

37、gt;　　下圖為標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器電路圖：</p><p>　　3.3.2 譯碼顯示電路</p><p>　　數(shù)字鐘的譯碼顯示電路由譯碼器4511BP和共陰極LED七段顯示數(shù)碼管組成,為避免譯碼器輸出的電壓過(guò)高，在譯碼器的輸出和數(shù)碼管的輸入之間串聯(lián)一個(gè)100Ω的電阻。</p><p>　　譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)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)

38、碼管正常工作提供足夠的工作電流。4511BP是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。</p><p>　　下面是4511BP的邏輯功能表：</p><p>　　要使譯碼器能正常工作，LT和BI腳要接高電平，EL要接低電平，譯碼器的輸入接計(jì)

39、數(shù)器的輸出端，而譯碼器的輸出端則接對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的輸入端。</p><p>　　在數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)中，一共需要6塊譯碼顯示器，分別是小時(shí)顯示的2塊，分鐘顯示的2塊，秒鐘顯示的2塊，它們?cè)谠O(shè)置上基本相同，只不過(guò)譯碼器的輸入接不同的計(jì)數(shù)器。</p><p>　　由計(jì)數(shù)器得到的4位二進(jìn)制碼的必須通過(guò)譯碼后轉(zhuǎn)為人們習(xí)慣的數(shù)字顯示，如12：54：30的二進(jìn)制碼為0001 0010：0101 0100：001

40、1 0000。譯碼之后再驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒。</p><p>　　下圖為其中一塊譯碼顯示電路的連接圖：</p><p>　　3.3.3 計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都是一樣的，都是由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成的。在此次電路的設(shè)計(jì)中采用的是統(tǒng)一的器件74LS161N的反饋置數(shù)法來(lái)實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)

41、制功能，根據(jù)74LS161的結(jié)構(gòu)把輸出端的0101（十進(jìn)制為5）用一個(gè)與非門(mén)74LS00引到Load端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。同樣，在輸出端的1001（十進(jìn)制為9）用一個(gè)與非門(mén)74LS00引到Load端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了十進(jìn)制計(jì)數(shù)。在分和秒的進(jìn)位時(shí)，用秒計(jì)數(shù)器的Load端接分計(jì)數(shù)器的CLK控制時(shí)鐘脈沖，脈沖在上升沿來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。</p><p>　　時(shí)計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器串接并通過(guò)反饋接

42、成二十四制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　下圖為分和秒的計(jì)數(shù)器電路：</p><p>　　下圖為時(shí)的計(jì)數(shù)器電路：</p><p>　　3.3.4 校時(shí)電路</p><p>　　時(shí)鐘出現(xiàn)誤差時(shí)，需校準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能。對(duì)校時(shí)電路的要求是，在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)

43、不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。校時(shí)方式有快校時(shí)和慢校時(shí)兩種，快校時(shí)是，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。慢校時(shí)是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖下圖所示為校時(shí)電路和校分電路。其中S1是校分用的控制開(kāi)關(guān)，S2為校時(shí)用的控制開(kāi)關(guān)，它們的控制功能下表所示。校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為0時(shí)可進(jìn)行快校時(shí)。如果校時(shí)脈沖由單脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行慢校時(shí)。</p><p>　　Multisim仿真

44、軟件校時(shí)的具體設(shè)計(jì)方法是：用一個(gè)單刀雙擲開(kāi)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(kāi)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>　　下圖為校時(shí)電路部分電路圖：</p><p>　　3.3.5 鬧鐘電路</p><p>　　在指定的時(shí)刻發(fā)出信號(hào)，或驅(qū)動(dòng)音響電路“鬧時(shí)”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開(kāi)“控制”。不管時(shí)鬧時(shí)

45、還是控制，都要求時(shí)間準(zhǔn)確，即信號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間必須滿足規(guī)定的要求。</p><p>　　在本數(shù)字鐘設(shè)計(jì)中，選用了四片74LS85三位比較器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　下表是74LS85的邏輯功能表：</p><p>　　74LS85比較器的一對(duì)輸入接小時(shí)和分鐘時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出，另外一對(duì)接四位撥碼開(kāi)關(guān)，當(dāng)小時(shí)和分鐘計(jì)數(shù)器的輸出與撥碼開(kāi)關(guān)的值完全相等時(shí)，四片比較器輸

46、出都為高電平，經(jīng)四位與非門(mén)后輸出到蜂鳴器，在一分鐘內(nèi)蜂鳴器導(dǎo)通，例如，撥碼開(kāi)關(guān)依次為0000,0111,0011,1001,此時(shí)表示為7點(diǎn)59分，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出也為7點(diǎn)59分時(shí)，OAEQB輸出都為高電平。</p><p><b>　　右圖是鬧鐘電路圖：</b></p><p>　　3.3.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</p><p>　　整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能要求

47、是，每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響。當(dāng)時(shí)鐘還有十秒到整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始響，持續(xù)時(shí)間為十秒。</p><p>　　此電路是通過(guò)五個(gè)與門(mén)和一個(gè)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每當(dāng)分鐘的十位為5，個(gè)位為9，并且秒鐘的十位為5時(shí)，蜂鳴器接高電平，開(kāi)始工作，直到到達(dá)整點(diǎn)停止。</p><p>　　下圖為整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖：</p><p><b>　　4 仿真調(diào)試</b>

48、</p><p><b>　　4.1 總體仿真圖</b></p><p>　　開(kāi)始仿真后，秒鐘部分開(kāi)始以1s為周期開(kāi)始遞增，并能向分鐘和時(shí)鐘部分進(jìn)位，完成數(shù)字鐘的基本功能。</p><p>　　4.2 各個(gè)功能仿真調(diào)試</p><p>　　4.2.1 校時(shí)電路仿真調(diào)試</p><p>　　當(dāng)數(shù)字鐘

49、時(shí)間不準(zhǔn)確時(shí)，則需要手動(dòng)調(diào)整時(shí)間。</p><p>　　如下圖所示，單刀雙擲開(kāi)關(guān)J2、J1分別對(duì)應(yīng)著時(shí)鐘與分鐘部分。當(dāng)開(kāi)關(guān)擲向上方時(shí)，數(shù)字鐘正常工作；當(dāng)J1擲向下方時(shí)，則分鐘部分開(kāi)始以1s為周期開(kāi)始遞增，當(dāng)J2擲向下方時(shí)，時(shí)鐘部分則開(kāi)始以1s為周期開(kāi)始遞增。秒鐘部分則由J7控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)秒鐘以1s為周期遞增；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，秒鐘則停止走動(dòng)。</p><p>　　調(diào)整時(shí)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)調(diào)整到正

50、確時(shí)間后將開(kāi)關(guān)撥回即可。</p><p>　　4.2.2 鬧鐘電路仿真調(diào)試</p><p>　　將撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)至如圖狀態(tài)，即將鬧鐘定為16：25，則開(kāi)始仿真。</p><p>　　當(dāng)數(shù)字鐘還未運(yùn)行到16：25時(shí)，探針不亮，即鬧鐘不會(huì)響起，狀態(tài)如下圖所示：</p><p>　　當(dāng)時(shí)鐘與分鐘到達(dá)16：25時(shí)，在此一分鐘內(nèi)，探針亮，即鬧鐘響，過(guò)了此時(shí)

51、間后，鬧鐘停。</p><p>　　鬧鐘響時(shí)的電路仿真如下圖所示：</p><p>　　4.2.3 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路仿真調(diào)試</p><p>　　當(dāng)數(shù)字鐘離整點(diǎn)還差10秒以上時(shí)間時(shí)，探針不亮，蜂鳴器無(wú)反應(yīng)，狀態(tài)如下圖所示：</p><p>　　當(dāng)數(shù)字鐘離整點(diǎn)差10秒時(shí)，探針亮起，蜂鳴器響，如此持續(xù)10秒，過(guò)了整點(diǎn)后停止。</p>&

52、lt;p>　　整點(diǎn)報(bào)時(shí)的電路仿真如下圖所示：</p><p><b>　　5 結(jié)果分析與總結(jié)</b></p><p><b>　　5.1 分析總結(jié)</b></p><p>　　數(shù)字鐘計(jì)數(shù)功能測(cè)試：接通電源，在秒脈沖的作用下，電路開(kāi)始計(jì)數(shù)，且時(shí)、分、秒</p><p>　　分別為24、60、60

53、進(jìn)制。計(jì)數(shù)功能符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　校時(shí)功能測(cè)試：在顯示時(shí)鐘時(shí)間時(shí)，按動(dòng)時(shí)鐘調(diào)時(shí)、時(shí)鐘調(diào)分按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，時(shí)、分均</p><p>　　可以調(diào)節(jié)，且不按動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)電路能正常工作，校時(shí)功能符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　鬧鐘功能測(cè)試：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)定時(shí)的時(shí)和分，當(dāng)時(shí)鐘到達(dá)定時(shí)時(shí)刻時(shí)，蜂鳴器響</p><p>　　起，探針發(fā)亮，鬧

54、鐘時(shí)間為1分鐘。鬧鐘功能符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能測(cè)試：在每一個(gè)小時(shí)時(shí)刻，當(dāng)時(shí)鐘到達(dá)59分50秒時(shí)，電路發(fā)出整點(diǎn)報(bào)</p><p>　　時(shí)信號(hào)，持續(xù)10秒鐘后，報(bào)時(shí)停止。整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　通過(guò)以上測(cè)試，表明此次設(shè)計(jì)的電路符合了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?lt;/p><p>　　5.2 遇到問(wèn)

55、題及解決方法</p><p>　　開(kāi)始仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)探針一直是亮的狀態(tài)，不符合理論分析結(jié)果。</p><p>　　解決方法：忘了在鬧鐘電路與蜂鳴器之間加上一個(gè)非門(mén)，使鬧鐘電路出現(xiàn)反效果。加</p><p><b>　　上非門(mén)后問(wèn)題解決。</b></p><p>　　調(diào)動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)定時(shí)后，發(fā)現(xiàn)鬧鐘不能在指定時(shí)刻響起。</

56、p><p>　　解決方法：弄錯(cuò)了撥碼開(kāi)關(guān)與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即撥碼開(kāi)關(guān)表示的時(shí)間與自己所想的</p><p>　　時(shí)間不對(duì)應(yīng)。理解后，重新調(diào)試可以成功。</p><p>　　一直無(wú)法使蜂鳴器發(fā)出聲音，不能實(shí)現(xiàn)鬧鐘與報(bào)時(shí)提醒功能。</p><p>　　解決方法：在蜂鳴器那里接上一個(gè)指示探針，探針亮即表示蜂鳴器響，探針不亮即蜂</p>&

57、lt;p><b>　　鳴器不響。</b></p><p><b>　　6 心得體會(huì)</b></p><p><b>　　7 元件清單</b></p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》伍時(shí)和主編，清華大

58、學(xué)出版社，2009.04</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》康華光，高等教育出版社，2006.01</p><p>　　《數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》呂思忠 施齊云，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001.09</p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》楊頌華 馮毛官，西安電子科技大學(xué)出版社，2003.03</p><p>　　《電子線路設(shè)計(jì)

59、· 試驗(yàn)· 測(cè)試》（第三版）謝自美，華中科技大學(xué)出版社，2006.08</p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)&Multisim 10仿真》蔣黎紅，黃培根，電子工業(yè)出版社，2010.07</p><p><b>　　9 附表</b></p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</p><p>