數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、目錄第一章 設(shè)計(jì)目的.2第二章 設(shè)計(jì)任務(wù).2第三章 月日時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn).2 3.1時(shí)分秒 .2 3.2星期 .2 3.3月日 .3第四章 設(shè)計(jì)電路的分析.3 4.1 總體設(shè)計(jì)思路. .3 4.2 各模塊的設(shè)計(jì). .3 42.1子模塊秒的設(shè)計(jì).3 42.2子模塊分的設(shè)計(jì).5 42.1子模塊時(shí)的設(shè)計(jì).5 42.1子模塊星期的設(shè)計(jì)及與時(shí)分秒的鏈接 .6 42.1子模塊月日的設(shè)計(jì).7 42.1關(guān)于星期日月的調(diào)節(jié).10第五章 總電路的設(shè)計(jì).10第六章 設(shè)計(jì)心得.11 第七章 設(shè)計(jì)元件.14 7.1元件清單. .14 7.2 各元件真值表及引腳圖. .15 7.3 原理統(tǒng)計(jì)報(bào)告. .16第八章 參考文獻(xiàn).

2、 .17附錄1：總電路圖一、 設(shè)計(jì)目的l 本電路設(shè)計(jì)主要為實(shí)現(xiàn)以下目的l 增強(qiáng)對數(shù)字電子技術(shù)課程相關(guān)知識的了解及掌握l 學(xué)習(xí)相關(guān)軟件的使用方法l 鍛煉自己對簡易電路的設(shè)計(jì)能力二、 設(shè)計(jì)任務(wù)l 利用 Multisim 設(shè)計(jì)電子電路l 功能劃分l 時(shí)間功能: 顯示24小時(shí)進(jìn)制的時(shí)分秒電路l 月日和星期功能: 星期能夠顯示周一到周日,月和日能夠顯示1到12月并能根據(jù)大小月分別進(jìn)行28天、30天、31天的顯示三、 月日時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)l 時(shí)分秒 l 星期l 月日四、 設(shè)計(jì)電路的分析l 總體設(shè)計(jì)思路 數(shù)字式電子表電路總體可看成由年、月、日、星期、時(shí)、分、秒七大模塊組成，每個(gè)子模塊分別有顯示部分和計(jì)數(shù)進(jìn)位兩

3、大部分，可先分別設(shè)計(jì)這七大模塊，之后再進(jìn)行電路拼接、封裝，并總體實(shí)現(xiàn)清零、停止、啟動、調(diào)整功能。 其中我主要用到的元器件有74LS160同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器芯片，主要用來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)及進(jìn)位的功能，以及LED數(shù)碼管，主要用來實(shí)現(xiàn)顯示功能?？傮w的清零、啟動功能則通過高、低電平選擇性接到CLR端來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。停止功能由高、低電平選擇性接到ENP使能端來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)調(diào)整功能上，我使用了一個(gè)74LS153數(shù)據(jù)選擇器，通過選擇年、月、日來進(jìn)行單步調(diào)節(jié)l 各功能模塊兒的設(shè)計(jì)l 子模塊秒的設(shè)計(jì)秒模塊可從059計(jì)數(shù)，即一個(gè)60進(jìn)制帶顯示功能的計(jì)數(shù)器，所以在設(shè)計(jì)此模塊時(shí)我使用了兩個(gè)74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器及兩個(gè)LED

4、顯示元器件。其中74LS160中的QA,QB,QC,QD端口分別接到LED元器件的1,2,3,4端口中，用來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的顯示功能，將一個(gè)方波脈沖接到低位74LS160計(jì)數(shù)器的CLK端，當(dāng)方波周期為1S時(shí)，可實(shí)現(xiàn)秒表的計(jì)時(shí)功能。低位的計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端RCO接到高位計(jì)數(shù)器的CLK端，表示當(dāng)進(jìn)行進(jìn)位時(shí)，高位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，又注意到CLK端為低電平觸發(fā)，所以在電路中加了個(gè)非門，使RCO進(jìn)位端的高電平轉(zhuǎn)換為低電平，這樣就將兩個(gè)計(jì)數(shù)器連接起來了。因?yàn)?4LS160本身即為同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以低位的計(jì)數(shù)器模塊我們可以不用管置數(shù)端LOAD及清零端CLR，到9后會自動進(jìn)位，并重新從0開始計(jì)數(shù)，直接將他們接入高電平V

5、CC即可，但是高位的74LS160是0-5的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，我們需要對CLR端進(jìn)行設(shè)計(jì)和使用。我采用了一個(gè)與非門（NAND2），接到QB,QC端，再接入CLR端，表示當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為0110時(shí)（即6時(shí)），CLR端為低電平，計(jì)數(shù)器清零。圖表 1l 子模塊分的設(shè)計(jì)分模塊和秒模塊本質(zhì)的設(shè)計(jì)思路是一致的，都是059的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，只不過分模塊的低位計(jì)數(shù)器中，CLK端口接秒模塊高位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端“與非門”輸出端。圖表 2l 子模塊時(shí)的設(shè)計(jì)小時(shí)模塊是一個(gè)023的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，低位計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)思路與分和秒模塊是完全相似的，高位計(jì)數(shù)器唯一不同的地方就是當(dāng)總體計(jì)數(shù)為0010 （2）0100（4）時(shí)，實(shí)現(xiàn)清零功能。

6、圖表 3l 星期模塊的設(shè)計(jì)，以及星期、時(shí)、分、秒模塊的串接由于星期模塊是一個(gè)1-7的七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以只需要一個(gè)74LS160和一個(gè)LED顯示元器件就可以了。但由于是從1開始循環(huán)計(jì)數(shù)，所以不能使用CLR清零端，需要利用LOAD置數(shù)端來實(shí)現(xiàn)。令B,C,D端接地，A端接VCC高電平，當(dāng)LOAD端送入一個(gè)低電平觸發(fā)時(shí)，表示計(jì)數(shù)從置數(shù)0001重新開始。又用了一個(gè)與或門（NAND3），分別連接QA,QB,QC端，并送入LOAD置數(shù)端，表示當(dāng)計(jì)數(shù)為0111（7）時(shí)，置數(shù)端送入一個(gè)低電平進(jìn)行觸發(fā)。圖表 4l 子模塊日、月的設(shè)計(jì)以及通過月份判斷日期為31,30或28天因?yàn)槿铡⒃履K之間有一個(gè)判斷月份的問題，所

7、以將這兩個(gè)模塊一起設(shè)計(jì)了。先設(shè)計(jì)月模塊，這個(gè)模塊是一個(gè)1-12的12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，同星期模塊一樣是用LOAD置數(shù)端實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槭?2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以需要兩個(gè)74LS160芯片以及兩個(gè)LED顯示元器件，但不同的是在這里將所有計(jì)數(shù)器的CLK端統(tǒng)一接一個(gè)方波脈沖，將低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端接到高位的ENP,ENT使能端，即表示當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器有進(jìn)位時(shí)，高位計(jì)數(shù)器開始工作計(jì)數(shù)。具體電路圖如下，其中方波脈沖在日期模塊下，在此電路部分截取圖中沒有顯示，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0001（1） 0010（2）時(shí)進(jìn)行置數(shù)。日期模塊實(shí)際是一個(gè)1-28or30or31的計(jì)數(shù)器，所以同樣需要兩個(gè)74LS160芯片以及兩個(gè)LED顯示元器件。同月

8、份模塊一樣，所有計(jì)數(shù)器CLK統(tǒng)一接到一個(gè)方波脈沖上，通過進(jìn)位端與高位計(jì)數(shù)器的使能端相連來進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)位功能。123456789101112高位計(jì)數(shù)器QA000000000111低位計(jì)數(shù)器QD000000011000低位計(jì)數(shù)器QC000111100000低位計(jì)數(shù)器QB011001100001低位計(jì)數(shù)器QA101010101010 比較復(fù)雜的地方是關(guān)于對月份的判斷來進(jìn)行28or30or31天的進(jìn)制循環(huán)。在這里我是通過找規(guī)律的方法來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，先看月份模塊中關(guān)于12個(gè)月的表示： 我們可以看出，當(dāng)高位計(jì)數(shù)器QA和低位計(jì)數(shù)器QD都為0時(shí)，低位計(jì)數(shù)器的QA為1的月份都是31天，當(dāng)高位計(jì)數(shù)器QA和低位計(jì)數(shù)器Q

9、D當(dāng)中有一個(gè)為1時(shí)，低位計(jì)數(shù)器的QA為0的月份都是31天。通過找規(guī)律，我們可以利用各種門電路的組合連接，將31天的月份選擇出來。 判斷日期為30天的月份時(shí)，我們可以在前面選擇31天月份后加個(gè)非門，表示除了31天的月份就是30天的月份。2月這個(gè)特例可以單獨(dú)挑出來，雖然2月份按照前面的思路是包含在30天循環(huán)（30進(jìn)制計(jì)數(shù)器）當(dāng)中，但是我們單獨(dú)將它拿出，做一個(gè)28天循環(huán)（28進(jìn)制計(jì)數(shù)器）的電路，其優(yōu)先級在30循環(huán)之前，所以不用考慮如何在判斷30天的月份中排除它的問題。將這三種情況分別與其31、30、28進(jìn)行置數(shù)的電路連接起來，用一個(gè)AND3連接到日期模塊兩個(gè)計(jì)數(shù)器的LOAD置數(shù)端，就可完成月、日模塊

10、的判斷設(shè)計(jì)了。圖表 5 （日）圖表 6 （月）l 關(guān)于日月星期的調(diào)整圖表 7 (開關(guān)調(diào)節(jié))單獨(dú)及一個(gè)單刀雙擲開關(guān),具體調(diào)節(jié)方法如下,開關(guān)擲到左端時(shí),電路正常工作,開關(guān)擲到右端時(shí),對月日星期進(jìn)行調(diào)節(jié)五、 總電路設(shè)計(jì)總體拼接, 只要將年月日模塊的方波脈沖換成時(shí)的進(jìn)位端即可。整體設(shè)計(jì)圖圖表 8 (整體電路圖)六、 設(shè)計(jì)心得數(shù)字電子技術(shù)作為我們的主要專業(yè)課之一，在這次課程設(shè)計(jì)后我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的努力中對十字電子技術(shù)的興趣也在逐漸增加。 這次數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)我們歷時(shí)三個(gè)星期，在我們班里雖然完成的不算優(yōu)秀，但經(jīng)過這兩個(gè)星期的實(shí)踐和體驗(yàn)下來，我們收獲很多，因?yàn)閷ξ襾碚f學(xué)到的不僅是那些知識，更多的是團(tuán)

11、隊(duì)和合作?，F(xiàn)在想來，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計(jì)有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運(yùn)用到設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個(gè)團(tuán)隊(duì)凝聚在一起時(shí)所能發(fā)揮出的巨大潛能! 三個(gè)星期前我們還在為到底選那個(gè)課題而猶豫，最后在多次嘗試下選定了這個(gè)課題，但是隨之而來的問題卻遠(yuǎn)比我們想象的要困難的多，我沒想到這項(xiàng)看起來不需要多少技術(shù)的工作卻是非常需要耐心和精力在三個(gè)星期后的今天我已明白課程設(shè)計(jì)對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力，更重要的是同學(xué)間的團(tuán)結(jié)，雖然我們這次花去的時(shí)間比別人多，但我相信我們得到的也會更多! 作為一名測控技術(shù)與儀器

12、專業(yè)的大三學(xué)生，我覺得做數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的基石和入門知識，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)課理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。 在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們是在做數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實(shí)際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永

13、遠(yuǎn)無法升級為設(shè)計(jì)。 其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識，如：Multisim軟件和數(shù)字電路知識等。雖然過去從未獨(dú)立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對所用芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該芯片內(nèi)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的工作流程圖；在設(shè)計(jì)時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)電路設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是電路設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋電路圖及導(dǎo)線的好習(xí)慣，一個(gè)電路圖的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便

14、；在設(shè)計(jì)課程過程中遇到問題是很正常的，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是從中學(xué)到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實(shí)踐能力的提高都會受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。設(shè)計(jì)過程，好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，若遇到實(shí)在搞不明白的問題就會及時(shí)請教老師，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次課程

15、設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為一名測控專業(yè)的學(xué)生，數(shù)字電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)是很有意義的。更重要的是如何把自己平時(shí)所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個(gè)多禮拜的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)

16、的幫助和講解下，漸漸對這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認(rèn)為這個(gè)收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。覺得課程設(shè)計(jì)反映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過程，但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會的一個(gè)過程。小組人員的配合相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。七、 元件設(shè)計(jì)l 元件清單圖表 9 （元件清單）數(shù)量描述圖中表示封裝市場價(jià)格474LS, 74LS160NU1, U2, U6, U7IPC-2221A/2222NO164174LS, 74LS01DU5IPC-7351DO141274LS, 74LS08DU16, U20IPC-7351DO14

17、1174LS, 74LS00DU17IPC-7351DO141174STD, 7410NU23IPC-2221A/2222NO141274STD, 7440NU24, U25IPC-2221A/2222NO145574LS, 74LS04DU10, U22, U31, U32, U56IPC-7351DO141274STD, 7408NU26, U27IPC-2221A/2222NO141274STD, 7432NU28, U29IPC-2221A/2222NO142174LS, 74LS02DU30IPC-7351DO141174LS, 74LS32DU19IPC-7351DO141274L

18、S, 74LS28NU18, U21IPC-2221A/2222NO1411CMOS_5V, 4075BD_5VU33IPC-2221A/2222SOT-7321CMOS_5V, 4072BD_5VU34IPC-2221A/2222SOT-732774LS, 74LS160DU11, U40, U41, U42, U43, U44, U45IPC-7351DO164174LS, 74LS10NU13IPC-2221A/2222NO141674LS, 74LS48DU14, U35, U36, U37, U38, U39IPC-7351DO164574LS, 74LS03DU51, U52, U53, U54, U55IPC-7351DO1411SPDT, S1GenericSPDT3l 各元件真值表及引腳圖圖表 10 (74LS160)計(jì)數(shù)順序電路狀態(tài)等效十進(jìn)制進(jìn)位輸出CQ3Q2Q1Q00000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191圖表 11 (74LS48)序號輸入輸出LTRBIBI/R