數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)

1、多功能數(shù)字時鐘設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求2二、 設(shè)計(jì)的方案的選擇與論證2(1) 總體電路分析2(2) 仿真分析3(3) 仿真說明3三、 電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析4（1） 小時計(jì)時電路4（2） 分鐘計(jì)時電路5（3） 秒鐘計(jì)時電路7（4） 校時選擇電路8（5） 整點(diǎn)譯碼電路9（6） 定時比較電路11四、 總結(jié)及心得13五、 附錄15（1） 元器件明細(xì)表15（2） 附圖17六、 參考文獻(xiàn)17一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求實(shí)現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準(zhǔn)、整點(diǎn)報(bào)時、鬧鈴等功能。具體要求：（1）顯示功能：具有“星期幾”、“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示（“星期幾”從0到6,“時”從0023，分0059，秒0059）。

2、（2）校時功能：當(dāng)剛接通電源或數(shù)字時鐘有偏差時，可以通過手動的方式去校時。（3）整點(diǎn)報(bào)時：當(dāng)時鐘計(jì)時到整點(diǎn)時，能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時。（4）鬧鈴功能：在24小時之內(nèi)，可以設(shè)定定時時間，當(dāng)數(shù)字時鐘到定時時間時能進(jìn)行報(bào)時提醒。 （5）倒計(jì)時功能：可以在80秒內(nèi)倒計(jì)時。二、 設(shè)計(jì)的方案的選擇與論證（1） 總體電路分析總體電路設(shè)計(jì)是將單元電路模塊星期幾計(jì)時電路、小時計(jì)時電路、分鐘計(jì)時電路、秒計(jì)時電路、校時選擇電路、整點(diǎn)譯碼電路、鬧鐘電路等模塊連接在一起，倒計(jì)時電路是一個單獨(dú)的模塊。外接輸入開關(guān)和輸出顯示數(shù)碼管構(gòu)成。總體結(jié)構(gòu)圖如下：時顯示電路分顯示電路秒顯示電路時譯碼電路分譯碼電路秒譯碼電路時計(jì)數(shù)電路分計(jì)數(shù)電路

3、秒計(jì)數(shù)電路校時選擇電路鬧鐘電路秒脈沖產(chǎn)生電路（2） 仿真分析單擊運(yùn)行按鈕，可觀測仿真結(jié)果。電路能完成顯示計(jì)時、校時、整點(diǎn)報(bào)時以及鬧鈴等功能。計(jì)時功能。當(dāng)開關(guān)S1、S2都處于左邊觸點(diǎn)時，數(shù)字時鐘工作于計(jì)時狀態(tài)。此時，電路中的秒計(jì)時電路、分計(jì)時電路以及小時計(jì)時電路分別對秒脈沖、分脈沖和小時脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)數(shù)碼管顯示計(jì)時時間值。校時功能。當(dāng)開關(guān)S1、S2都處于右邊觸點(diǎn)時，數(shù)字時鐘工作于校時狀態(tài)。按瞬態(tài)按鈕B鍵，可以選擇對“小時”、“分鐘”和“秒鐘”進(jìn)行校時。校時時通過開關(guān)S3（按C鍵）手動輸入校時時間。整點(diǎn)報(bào)時功能。整點(diǎn)譯碼電路通過識別整點(diǎn)時間，產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)時信號。當(dāng)前時間為零點(diǎn)時，會產(chǎn)生整點(diǎn)

4、報(bào)時，此時探針會亮，蜂鳴器會響。鬧鐘報(bào)時功能。通過校時功能將“小時”、“分鐘”和“秒鐘”設(shè)定在某一時間點(diǎn)，然后重新校時，調(diào)整到設(shè)定點(diǎn)以前的某一時間，當(dāng)時鐘到達(dá)設(shè)定點(diǎn)時，信號燈會亮，并且蜂鳴器會響。（3） 仿真說明。因版面有限，總設(shè)計(jì)圖并未納入本設(shè)計(jì)報(bào)告中，而是在此之外通過PROTELL畫圖，用A3紙另外打印。這樣看圖較為清晰。采用總線方式，使信號線連線簡介、美觀，電路可持續(xù)性強(qiáng)。三、 電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析（1） 小時計(jì)時電路。小時計(jì)時電路如下圖：該電路用兩片74LS160構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼“24”，輸出信號使CLR=0，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值被置

5、0.所以，整個計(jì)數(shù)器的技術(shù)狀態(tài)圖為00至01至02至至23至24（暫態(tài)）至00至01至，共有24個穩(wěn)定狀態(tài)。小時計(jì)時電路的封裝模塊如下圖：其引腳功能如表：引腳信號流向信號連接HOURSET輸入校時選擇輸入，正常工作為高電平CLOCK輸入接小時計(jì)數(shù)脈沖H04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計(jì)時時間（小時）高位H03輸出H02輸出H01輸出L04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計(jì)時時間（小時）低位L03輸出L02輸出L01輸出（2） 分鐘計(jì)時電路。分鐘計(jì)時電路如下圖：該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼59。整個計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)圖為00至01至至58

6、至59至00,共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計(jì)時電路。分鐘計(jì)時電路的封裝模塊如下圖：其引腳功能如下表：引腳信號流向信號連接MINSET輸入校時選擇輸入，正常工作為高電平CLOCK輸入接分鐘計(jì)數(shù)脈沖H04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計(jì)時時間（分鐘）高位H03輸出H02輸出H01輸出CLR輸入接清零輸入，系統(tǒng)未用，接高電平L04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計(jì)時時間（分鐘）低位L03輸出L02輸出L01輸出（3） 秒鐘計(jì)時電路。秒鐘計(jì)時電路如下圖：該電路用兩片74LS160構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與非門74LS00D構(gòu)成譯碼電路，該譯碼電路能識別代碼59。整個計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)圖為00至01至至58至59

7、至00,共有60個穩(wěn)定的狀態(tài)。其封裝引腳同小時計(jì)時電路。秒鐘計(jì)時電路的封裝模塊如下圖：其引腳功能如下表：引腳信號流向信號連接SECSET輸入校時選擇輸入，正常工作為高電平CLOCK輸入接秒鐘計(jì)數(shù)脈沖H04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計(jì)時時間（秒鐘）高位H03輸出H02輸出H01輸出CLR輸入接清零輸入，系統(tǒng)未用，接高電平L04輸出接LED數(shù)碼管，顯示計(jì)時時間（秒鐘）低位L03輸出L02輸出L01輸出（4） 校時選擇電路。校時選擇電路如下圖：校時選擇電路用計(jì)數(shù)器74LS160和譯碼器74LS138組成，計(jì)數(shù)器74LS160設(shè)計(jì)為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼器的輸出為反變量，其輸出要接反向器。校時選擇電路的封裝

8、模塊如下圖：其對應(yīng)的封裝引腳如下表：引腳信號流向信號連接TIMESET輸入接瞬態(tài)開關(guān)HOUR輸出接小時計(jì)時電路的HOURSET輸入端MIN輸出接分鐘計(jì)時電路的MINSET輸入端SEC輸出接秒鐘計(jì)時電路的SECSET輸入端TIMESET：接瞬態(tài)開關(guān)，可手動選擇校時信號。當(dāng)校時信號HOUR=1、MIN=0、SEC=0時（選中“小時”計(jì)時電路，表示對“小時”進(jìn)行校時）；單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR=0、MIN=1、SEC=0（選中“分鐘”計(jì)時電路，表示對“分鐘”進(jìn)行校時），再單擊一次開關(guān)按鈕，可使校時選擇信號變?yōu)镠OUR=0、MIN=0、SEC=1（選中“秒”計(jì)時電路，表示對“秒”

9、進(jìn)行校時），這樣可手動設(shè)置系統(tǒng)的時、分和秒。（5） 整點(diǎn)譯碼電路。整點(diǎn)譯碼電路的作用是識別整點(diǎn)時間信號，以實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時的功能。整點(diǎn)時間信號的特征是零分，零分作為數(shù)字量來說，是一個代碼，用門電路組成的譯碼電路可識別一個代碼。整點(diǎn)譯碼電路如下圖：其封裝模塊如下圖：其引腳功能功能如表：引腳信號流向信號連接I01輸入接分鐘計(jì)時模塊輸出I02輸入I03輸入I04輸入I05輸入I06輸入I07輸入I08輸入I09輸出接整點(diǎn)報(bào)時指示燈（6） 定時比較電路（鬧鐘電路）。定時比較電路是將設(shè)定的定時時間和當(dāng)前的計(jì)時時間進(jìn)行比較，電路可選用數(shù)值比較器CC4585。定時比較電路如圖所示：該電路共用四片CC4585和四

10、片74LS175D構(gòu)成定時比較電路，因?yàn)槎〞r時間為小時和分鐘，共16位二進(jìn)制代碼，每片數(shù)值比較器CC4585能比較兩個4位二進(jìn)制代碼，用4片CC4585能構(gòu)成16位數(shù)值比較器。當(dāng)數(shù)字時鐘的計(jì)時時間等于設(shè)定時間時，定時比較電路輸出高電平，否則輸出低電平。定時比較電路封裝模塊如圖：（7） 脈沖產(chǎn)生電路。脈沖產(chǎn)生電路如圖：該電路由555定時器構(gòu)成時鐘脈沖產(chǎn)生電路。由于其相對于MULTSIM軟件提供的脈沖產(chǎn)生器件較復(fù)雜，故在此并不是用這個秒脈沖電路，而是用所提供器件。四、 總結(jié)與心得時間過的好快，轉(zhuǎn)眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)就結(jié)束了。通過這一周的課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到

11、較大提高。設(shè)計(jì)，給人以創(chuàng)作的沖動。但凡涉及設(shè)計(jì)都是一件良好的事情，因?yàn)樗芙o人以美的幻想，因?yàn)樗芙o人以金般財(cái)富，因?yàn)樗芙o人以成就之感，更為現(xiàn)實(shí)的是她能給人以成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不盡。安排課程設(shè)計(jì)的基本目的，在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊，對知識系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇

12、到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。課程設(shè)計(jì)的過程中，由于對理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會導(dǎo)致最后結(jié)果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。對我們電子信息專業(yè)的本科生來說，實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向

13、實(shí)踐。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。通過課程設(shè)計(jì)，讓我們找出自身狀況與實(shí)際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時補(bǔ)充相關(guān)知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會的心理轉(zhuǎn)型期。作為整個學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成部分，課程設(shè)計(jì)雖然安排在兩周進(jìn)行，但并不具有絕對獨(dú)立的意義。它的一個重要功能，在于運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作，并從理論的高度對設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設(shè)想。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計(jì)劃，改變學(xué)習(xí)內(nèi)容

14、與方法提供實(shí)踐依據(jù)。通過課程設(shè)計(jì)，我還更加明白了一個真理。時至今日，課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳?，?shù)字鐘不過是由計(jì)數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路，EWB中引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實(shí)中引腳懸空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不為則不知，無為則無知，實(shí)踐出真知。課程設(shè)計(jì)達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。在一個星期的課程設(shè)計(jì)之后，我們普遍感到不僅實(shí)際動手能力有所提高，更重要的是通過對設(shè)計(jì)過程的了解，進(jìn)一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結(jié)合實(shí)際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。五、 附錄一、 元器件明細(xì)表74LS160N 74LS138N管腳圖如下： 管腳圖如下： 74LS175D 4585BD管腳圖如下： 管腳圖如下： 74LS00D 電源 74LS21D 7432N 74LS04D 74LS08D 7408N