數電課程設計報告--多功能數字鐘電路設計

1、<p><b>　　數電課程設計報告</b></p><p>　　題 目：多功能數字鐘電路設計 </p><p>　　班 級： 2009級通信工程二班 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p>

2、<p>　　指導教師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、 功能要求…………………………………………………………3</p><p>　　二、 設計步驟及要求…………………………………………………3</p><p>　　三、 設計報告要求……

3、………………………………………………3</p><p>　　四、 總設計原理………………………………………………………4</p><p>　　五、 單元電路的設計…………………………………………………4</p><p>　　1、 計數電路的設計………………………………………………4</p><p>　　2、 校時電路的設計………………

4、………………………………5</p><p>　　3、 時基電路的設計………………………………………………6</p><p>　　4、 分頻電路的設計………………………………………………7</p><p>　　5、 定時控制電路的設計…………………………………………8</p><p>　　6、 整點報時電路的設計 ………………………………

5、…………9</p><p>　　六、 電子時鐘設計總電路圖…………………………………………10</p><p>　　七、 電路設計調試過程中的問題及解決方案………………………11</p><p>　　1、電路設計…………………………………………………………11</p><p>　　2、軟件調試的問題…………………………………………………1

6、2</p><p>　　3、硬件焊接調試的問題……………………………………………13</p><p>　　八、 設計心得及體會…………………………………………………15</p><p>　　九、 附錄………………………………………………………………16</p><p>　　1、元器件清單及所用儀器…………………………………………16<

7、;/p><p>　　2、所用集成器件對應的引腳圖……………………………………17</p><p>　　3、參考文獻………………………………………………………20</p><p>　　多功能數字鐘電路設計報告</p><p><b>　　一、功能要求：</b></p><p>　?、?基本功能:以數字形

8、式顯示時、分、秒的時間，小時計數器的計時要求為“12翻1”，并要求能手動快校時、快校分或慢校時、慢校分。</p><p>　?、跀U展功能:定時控制，其時間自定；仿廣播電臺正點報時—自動報正點時數。</p><p>　　二、設計步驟及要求：</p><p>　　①擬定數字鐘電路的組成框圖，要求先實現電路的基本功能，后擴展功能，使用的器件少，成本低；</p>

9、<p>　?、谠O計各單元電路，并用Multisim軟件仿真；</p><p>　?、墼谕ㄓ秒娐钒迳习惭b電路，只要求顯示時分；</p><p>　　④測試數字鐘系統(tǒng)的邏輯功能；</p><p>　?、輰懗鲈O計報告。設計報告要求：寫出詳細地設計過程（含數字鐘系統(tǒng)的整機邏輯電路圖）、調試步驟、測試結果及心得體會。</p><p>　　

10、三、 設計報告要求：</p><p>　?。?）寫出各單元電路的工作原理、設計過程及器件選擇；</p><p>　?。?）畫出完整的電路原理圖，并標明各元器件的參數值；</p><p>　?。?）繪出電路中的時序波形，整理實驗數據，并加以說明；</p><p>　　（4）寫出設計過程中出現的故障現象及其解決辦法；</p>&l

11、t;p>　　（5）設計心得、體會及建議。</p><p><b>　　四、 總設計原理</b></p><p>　　數字電子計時器組成原理</p><p>　　圖1 數字電子計時器的結構框圖</p><p>　　五、 單元電路的設計</p><p>　　1、 計數電路的設計<

12、/p><p>　?。?）用74160實現12進制計數器</p><p>　　圖2 用并行進位整體置數法構成的12進制計數器（12翻1）</p><p>　　（2）用74ls160實現60進制計數器</p><p>　　圖3 用并行進位整體置數法構成的60進制計數器</p><p>　　2、 校時電路的設計<

13、/p><p>　　當剛接通電源或時鐘走時出現誤差時，都需要進行時間的校準。校時是數字鐘應具有的基本功能，一般電子鐘都有時、分、秒校時功能。為使電路簡單，這里只進行分和小時的校準。校時可采用快校時和慢校時兩種方式。校時脈沖采用秒脈沖，則為快校時；如果校時脈沖由單次脈沖產生器提供則為慢校時。圖3中C1、 C2用于消除抖動。</p><p>　　圖4 校時電路</p><p

14、>　　3、 時基電路的設計</p><p>　　由555產生1Hz的頻率</p><p>　　圖5 由555定時器構成的多諧振蕩器</p><p>　　4、 定時控制電路的設計</p><p>　　數字鐘在指定的時刻發(fā)出信號，或驅動音響電路“鬧時”，或對某裝置進行控制，都要求時間準確，即信號的開始時刻與持續(xù)時間必須滿足規(guī)定的要求。

15、</p><p>　　設置上午6點59分發(fā)出鬧時信號，持續(xù)時間為1分鐘。</p><p>　　6時59分對應數字鐘的時計數器的狀態(tài)為（Q3Q2Q1Q0）H1=0110，分十位計數器的狀態(tài)為（Q3Q2Q1Q0）M2=0101，分個位計數器的狀態(tài)為（Q3Q2Q1Q0）M1=1001。若將上述計數器輸出為“1”的所有輸出端經過與門電路去控制發(fā)光二極管電路可以使發(fā)光二極管正好在6點59分亮，且持續(xù)

16、時間1分鐘停亮。所以鬧時控制信號Y的表達式為：</p><p>　　Y=（Q2Q1）H1（Q2Q0）M2（Q3Q0）M1</p><p>　　圖9 定時控制電路</p><p>　　5、 整點報時電路的設計</p><p>　　仿電臺正點報時電路的功能要求是：每當數字鐘計時快要到正點時發(fā)出聲響，通常按照4低音1高音的順序發(fā)出聲響，以最后一

17、聲高音結束的時刻為正點時刻。</p><p>　　設4聲低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（約1kHz）發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時間為1秒。</p><p>　　根據以上設定可得到電臺正點報時時的分十位狀態(tài)Q2M2Q0M2=11（0101），分個位的狀態(tài)為Q3M1Q0M1=11（1001），秒十位狀態(tài)為Q2S2Q0S2=11（0101），

18、秒個位的狀態(tài)為Q0S1=1（1、3、5、7、9）。而發(fā)低音還是高音只與秒個位有關，根據設定可列表如表1所示：</p><p>　　由表中的狀態(tài)可總結出如下結論：秒個位的第三位Q3S1可用來作為鳴低音或高音的控制信號，即</p><p>　　Q3s1=0時，輸入500Hz的低頻信號至音響電路</p><p>　　Q3S1=1時，輸入1kHz的高頻信號至音響電路。<

19、;/p><p>　　表1 正點報時狀態(tài)功能表</p><p>　　圖10 整點報時電路圖</p><p>　　六、 電子時鐘設計總電路圖</p><p>　　七、電路設計調試過程中的問題及解決方案</p><p><b>　　1、電路設計</b></p><p>　　

20、（1）由于考慮到整體置數法比較穩(wěn)定，而且有12翻1，故記數電路全部采用整體置數。</p><p>　?。?）直接用555按書上有個實例連接的電路，參數設置也是一樣，產生1Hz的電路</p><p>　?。?）設置6點59分為定時電路，發(fā)光二極管亮1分鐘</p><p>　?。?）整點報時，類似于廣播電臺的報時</p><p><b>

21、;　　2、軟件調試的問題</b></p><p>　　仿真我用的是Multisim 10這個軟件， 最開始拿到課程設計的題目的時候，認真分析過，我覺得數字鐘的這個課題非常的貼近生活，日常生活，以前也不止一次的想過，這個電子鐘的功能挺神奇的，要是自己能做出來一個，那多cool呀，所以就做這個了，當我開始著手準備這個仿真設計時，想著由上到下，先弄了時分秒的進制設計和連接，以及顯示電路，然后就用信號發(fā)生器檢

22、測了下，發(fā)現沒有顯示呀，后來通過和同學討論以及參考之前學長做過的設計，發(fā)現自己的七段數碼管選錯了，型號不對，后來換了些數碼管，就ok了，哈哈，好開心，一次性就把時分秒的進制設計對了，接下來就想著要把調時控制電路接入以及脈沖發(fā)生電路，我先接上那個時基電路，并及時檢測了，由于參考了書上的實例，一舉就成功了，接下來便是調試電路，按著那個參考書那上面的電路連接，也沒有什么問題，主要是那個鬧鐘和報時電路，我沒能找到相應的對的音響什么的，這就是因為

23、自己對這個multism軟件不熟悉造成的，后來就干脆參考了學長的這個拓展電路的設計，后來就全成功了，很開心</p><p>　　3、硬件焊接調試的問題</p><p>　　焊接時我就汲取了之前做模電課程設計時的教訓，花了半個小時的時間部了下局，還有上網查找了要用芯片的引腳圖。在焊接時我分了四個模塊：（1）基本顯示電路模塊；（2）校時模塊；（3）鬧鐘模塊；（4）555頻率產生模塊。</

24、p><p>　　本想著，要是自己能過成功的做出來整個數字鐘，完整各拓展功能，我就花錢自己的作品買下來，哈哈，于是我信誓旦旦的檢查好芯片和各元件，本來老師給的芯片并不夠我完整的設計電路的實現，在我跟老師說明我的想法后，老師還是不肯給，但看我一直苦苦爭取，老師最后還是給了我所有我需要的芯片，哈哈，很開心，揣著完備的芯片，興高采烈的回寢室了，準備在寢室焊接電路版，呵呵，然后我認真整齊的布置好各芯片的位置，先把芯片的各底座焊

25、穩(wěn)了一兩個引腳，以防到時候不限需要調整芯片位置，然后一氣呵成花了整整三天天天熬夜，多次返回實驗室拿線和焊錫，終于在最后關頭，成功的焊好了主電路，就是那個記時調試電路，包括脈沖產生電路，就是555定時器的時基電路，調時電路以及時分秒計時及顯示電路，又是焊接效率可能比較差，沒能把所有拓展電路全部焊接上去，就單單完成了主電路。由于時間有限，就趕著調試了，最開始一個都不亮啊，當時我就急了，哎呀，我一下子就有點失落了，我辛辛苦苦焊接了這么久啊，還

26、精心布線，芯片什么的，于是用萬用表檢測了下個芯片的電壓到底滿足了沒，該接地的有沒有接地，發(fā)現自己的芯片都沒有供上電，于是我仔細回查了自己的線路連接，終于發(fā)現</p><p>　　八、 設計心得及體會</p><p>　　雖然并沒有成功的達到自己先前為自己定下的目標，就是完整的做出數字鐘，但在這次數電課程設計中我真的學到了很多東西，不管是焊接還是布線，都有進步，而且通過仿真設計我覺得我對M

27、ultisim 10這個軟件更加熟悉了，基本上能比較靈活的運用了，在仿真之前我還去圖書館借了一本Multisim 10的書學了下。同時對書本上相關的理論知識有了更加深入的理解和認識，很好的學以致用了，呵呵，挺有成就感的！</p><p>　　但是我覺得，有個地方沒有做好，就是自己的焊接效率有點低，導致給調試留下的時間就少了，導致最后作品沒能完全成功，但是老師有夸獎我說我的焊點很漂亮哦，呵呵，自己的認真得到了老師的

28、認可，很開心。但是我發(fā)現真的調試特重要，這就是一個發(fā)現問題分析問題然后解決問題的環(huán)節(jié)額，特別鍛煉人，尤其是在解決自己作品中出現的問題，就更有意義了，我相信，這也會對我之后的各課程實際一個很好的教訓的，我會繼續(xù)努力。在這里要感謝劉奇能老師的悉心指導，謝謝！</p><p><b>　　九、 附錄</b></p><p>　　1、元器件清單及所用儀器</p>

29、<p><b>　　元器件清單:</b></p><p><b>　　所用到的儀器：</b></p><p>　　示波器，萬用表，穩(wěn)壓電源</p><p>　　2、所用集成器件對應的引腳圖</p><p>　　七段共陰極數碼管 74LS48

30、 </p><p>　　74LS160 555定時器 </p><p><b>　　74LS00</b></p><p><b>　　74LS04</b></p><p><b>　　74LS20</b><