數(shù)電課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

1、目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求1.1目的2. 數(shù)字鐘的基本原理與模塊介紹2.1數(shù)碼顯示器2.2 計(jì)數(shù)器.2.3脈沖3.設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)思路3.2設(shè)計(jì)流程圖3.3原理圖4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果.5.結(jié)論與問(wèn)題討論5.1問(wèn)題討論.5.2心得體會(huì).1. 設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求1.1 目的1）掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。2）熟悉集成電路的使用方法。1.2要求2：數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)任務(wù)書1、以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒。2、小時(shí)計(jì)時(shí)采用12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。3、具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分的功能。4、計(jì)時(shí)誤差：10s/天。2. 數(shù)字鐘的基本原理與模塊介紹一個(gè)具有計(jì)時(shí)、校時(shí)、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振

2、蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時(shí)電路等幾部分組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器得到秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器譯碼，并通過(guò)顯示器顯示時(shí)間。2.1數(shù)碼顯示器在multisim10.0仿真器件中，數(shù)碼管分為需要譯碼器顯示的和無(wú)需譯碼直接顯示的兩種，需要譯碼器的數(shù)碼管有共陽(yáng)極和共陰極之分，此電路采用的是不需譯碼直接顯示的數(shù)碼管，這樣就簡(jiǎn)化了電路，增加了調(diào)試的正確性。2.2計(jì)數(shù)器在設(shè)計(jì)數(shù)字鐘電路中，進(jìn)制是最主要的一部分，它關(guān)系著顯示的正確與否。關(guān)鍵在于了解各種器件的作用及功能，而且在調(diào)試的過(guò)程中容不容易出問(wèn)題，電路會(huì)不會(huì)變得復(fù)雜，器件的選擇最好要統(tǒng)一，

3、以便調(diào)試成功。分和秒的六十進(jìn)制：分和秒計(jì)數(shù)器都是模m=60的計(jì)數(shù)器 ，其計(jì)數(shù)規(guī)律為0001585900 選74ls160作十位計(jì)數(shù)器，74ls160作個(gè)位計(jì)數(shù)器，再將它們級(jí)聯(lián)組成模數(shù)m=60的計(jì)數(shù)器 。從常理可知，數(shù)字鐘需要六十進(jìn)制和十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而六十進(jìn)制可通過(guò)十進(jìn)制和六進(jìn)制串聯(lián)而成，從而完成數(shù)碼顯示。因?yàn)橥郊臃ㄓ?jì)數(shù)器74ls160可構(gòu)成16進(jìn)制以下的計(jì)數(shù)器，所以此電路中分和秒的計(jì)時(shí)都采用74ls160來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而小時(shí)是12進(jìn)制計(jì)數(shù)，也是采用74ls160的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)完成。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，在電路的設(shè)計(jì)

4、中我采用的是統(tǒng)一的器件74ls160的異步清零的方式實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)制功能，根據(jù)74ls160的結(jié)構(gòu)把輸出端的0110（十進(jìn)制為6）產(chǎn)生的高電平信號(hào)接其芯片的清零端這樣就可以完成任務(wù)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。而74ls160本身為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這樣就構(gòu)成了一個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)的功能。小時(shí)計(jì)數(shù)器是以十二進(jìn)制的計(jì)數(shù)方式 ，即當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行到12時(shí)59分59秒時(shí)，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí)，數(shù)字鐘應(yīng)自動(dòng)顯示為01時(shí)00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計(jì)時(shí)規(guī)律 （因?yàn)樽鳛槭M(jìn)制的時(shí)鐘在我的的日常生活中都是可以顯示12點(diǎn)多少分的，而不是在11時(shí)后直接顯示00點(diǎn)）。數(shù)字鐘的小時(shí)要用到十二進(jìn)制，并且在計(jì)數(shù)到12時(shí)

5、后當(dāng)小時(shí)再來(lái)一個(gè)信號(hào)時(shí)要顯示01而不是00。所以本實(shí)驗(yàn)在小時(shí)的芯片上得要用74163，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)同步清零，在同一個(gè)信號(hào)下可以和74160實(shí)現(xiàn)同步的目的（即在12之后實(shí)現(xiàn)同時(shí)清零和置數(shù)。74ls160，它有置數(shù)端load，用一個(gè)與非門74ls20引到load端便可置0，從而實(shí)現(xiàn)二十四進(jìn)制。當(dāng)cp脈沖為上升沿時(shí)，他就會(huì)自動(dòng)加1。從而也實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)的功能。2.4脈沖振蕩器還可以采用555時(shí)基電路代替。振蕩器石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率易調(diào)整，它是電子鐘的核心，用它產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，再由分頻器分成秒時(shí)間脈沖。用反相器與石英晶體構(gòu)成的振蕩電路如圖2所示。利用兩個(gè)非門g1和g2

6、自我反饋，使它們工作在線形狀態(tài)，然后利用石英晶體z1來(lái)控制振蕩頻率。振蕩器振蕩頻率的精度與穩(wěn)定度基本上決定數(shù)字鐘的準(zhǔn)確度,晶振頻率越高，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度越高。目前常見(jiàn)的石英晶振頻率是4mhz時(shí)，則振蕩器輸出頻率為4mhz。但我們的試驗(yàn)中，采用的是555時(shí)基電路代替，其實(shí)驗(yàn)原理圖為：待添加的隱藏文字內(nèi)容1輸出波形為：3.設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)思路 根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求要求來(lái)看，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘顯示功能，并且有時(shí)分秒的計(jì)數(shù)器，還有校時(shí)的功能。當(dāng)秒計(jì)數(shù)到59時(shí)，下一個(gè)脈沖來(lái)時(shí)，就會(huì)向分計(jì)數(shù)器提供一個(gè)脈沖，分計(jì)數(shù)器機(jī)會(huì)自動(dòng)加1，而秒計(jì)數(shù)器就會(huì)跳轉(zhuǎn)為0；分計(jì)數(shù)器也是如此工作。當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器到達(dá)12一個(gè)脈沖來(lái)時(shí)，它也自動(dòng)變?yōu)?1

7、。由前面已經(jīng)分析的那樣要求連線。對(duì)于所選擇的芯片的引腳的功能的熟悉。先在兩個(gè)芯片上設(shè)計(jì)，看能否按六十進(jìn)制顯示。在兩芯片之間可以后，就能很快地做出整個(gè)電路圖。3.3 實(shí)驗(yàn)原理圖數(shù)字電子鐘的原理圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果在multisim軟件中，按照數(shù)字鐘的總電路圖連接好電路，啟動(dòng)電路圖，觀察電子鐘的運(yùn)行情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其工作與設(shè)計(jì)要求。5.1問(wèn)題討論如何實(shí)現(xiàn)清零和置數(shù)在兩塊不同的芯片上實(shí)現(xiàn)同步。由于對(duì)于芯片在同步置數(shù)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)不能實(shí)現(xiàn)再對(duì)另一同種芯片實(shí)現(xiàn)清零（對(duì)于74160異步清零）而如果先對(duì)于其中一片先清零后再對(duì)另一片置數(shù)的話也不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閷?duì)于同74160是異步清零，同步置數(shù)。所以要實(shí)現(xiàn)12變01就得選擇置

8、數(shù)和清零同步的兩種不同的芯片，這里用74163同步清零的方式各74160在共同的信號(hào)的作用下就可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能。5.2心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了很多。首先再次熟悉了multisim里而的功能。以及很多元器件的用法。或然是對(duì)于小小的仿真實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)于做的過(guò)程中自己也花了很多時(shí)間搞電路圖。讓我明白很多時(shí)候事情不是像自己想的那樣簡(jiǎn)單。在對(duì)于做這個(gè)實(shí)驗(yàn)之前，我以為我思路是正確后，就會(huì)很容易搞定它，但是在做的過(guò)程中并不是像我自己想像的那樣。對(duì)于有的地方的都要搞很久。在這個(gè)過(guò)程中提高提高了自己的、思考和解決問(wèn)題的能力。還有讓我自己感到在做之前一定要想好用那些芯片去實(shí)現(xiàn)怎樣的功能，而且還有把整個(gè)

9、過(guò)程的思路要弄得清楚，自己未動(dòng)手之前在自己的心中要一個(gè)完整的電路圖。這樣的話反倒更快地做好，不然想一步做一步的話，還有可能在快要完成時(shí)才發(fā)現(xiàn)對(duì)于所有的芯片不能實(shí)現(xiàn)要求的功能。那時(shí)可能就要新做了。通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了和加深了自己的理論知識(shí)，真正讓我感到實(shí)踐才能出真知。很多知識(shí)自己好像在看書的時(shí)候會(huì)，但是對(duì)于做仿真是自己就不怎么懂了。對(duì)于很多名詞如“同時(shí)，異步”在自己做了這課程設(shè)計(jì)以后就對(duì)于這兩個(gè)詞的理解有了進(jìn)一步的掌握。對(duì)于所先的芯片的功能也有了較為深刻的認(rèn)識(shí)。通過(guò)舉一反三，對(duì)于其它芯片的功能和掌握也有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。對(duì)于自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后去解決問(wèn)題的能力也有了進(jìn)一步的加強(qiáng)。就像這次的課程設(shè)計(jì)中的從12跳01這一功能都花了自己很長(zhǎng)時(shí)間。從自己最初的理想當(dāng)然的設(shè)計(jì)最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)，再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再改進(jìn)。在眾多次失敗后也就找到了自己的錯(cuò)誤的根源