數(shù)字電子時(shí)鐘

1、電氣與計(jì)算機(jī)學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字電子時(shí)鐘（仿真）專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化151學(xué)生姓名： 趙鑫國(guó)學(xué) 號(hào)： 201512912指導(dǎo)教師： 韋大川設(shè)計(jì)時(shí)間： 201-2017.07.06教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī) 評(píng)閱教師 日期 目 錄第1章 緒論11.111.22第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求3332.332.44第3章 電路設(shè)計(jì)的計(jì)算與分析53.1 53.2 63.3 93.4103.5113.612第4章方案的制作與安裝154.115154.316第5章 電路的仿真與調(diào)試18總結(jié)19參考文獻(xiàn)21元件清單22第1章 緒論1.1多功能電子時(shí)鐘簡(jiǎn)介多功能數(shù)字電子鐘實(shí)際上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻鐘表作為一種定時(shí)工

2、具被廣泛的使用在生產(chǎn)生活的各方面。人類最初依靠太陽(yáng)的角度來(lái)進(jìn)行定時(shí)，所以受天氣的影響比較大，為了克服依靠自然現(xiàn)象定時(shí)的缺點(diǎn)人們發(fā)明的機(jī)器鐘表，電子鐘表一系列的定時(shí)工具。而電子鐘表具有價(jià)格便宜，質(zhì)量輕，定時(shí)誤差小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)，生活的各個(gè)方面。由于電子鐘的能提供精確又被廣泛的運(yùn)用在測(cè)量之中。此數(shù)字電子鐘采用555定時(shí)器提供定時(shí)脈沖，74160,74290集成塊作為計(jì)時(shí)模塊，8段數(shù)碼顯示管作為顯示工具。其設(shè) 計(jì)的產(chǎn)品可以廣泛的用于公共場(chǎng)所，匾額裝飾，以及教學(xué)等方面。率計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，它的計(jì)時(shí)周期為二十四小時(shí)。數(shù)字電子鐘主要由時(shí)鐘信號(hào)源、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、譯碼顯示管組成。其中

3、電路系統(tǒng)由時(shí)鐘信號(hào)源，時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器，譯碼器及顯示器電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，一般多用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)送入秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)六十秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，分計(jì)數(shù)器同樣采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)六十分鐘，發(fā)出一個(gè)時(shí)脈沖信號(hào)，而該信號(hào)將被送到式計(jì)數(shù)器，時(shí)計(jì)數(shù)器采用十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一天二十四小時(shí)的計(jì)時(shí)。譯碼顯示電路將時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)通過(guò)顯示驅(qū)動(dòng)電路，七段顯示譯碼器譯碼，在經(jīng)過(guò)六位LED七段顯示器顯示出來(lái)。1.2發(fā)展前景隨著人類社會(huì)步入高度發(fā)達(dá)的信息化時(shí)代，電子信息類產(chǎn)品日益廣泛地應(yīng)用于

4、各個(gè)領(lǐng)域。市場(chǎng)需求的變化使產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快，能否盡快開(kāi)發(fā)出適應(yīng)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品已成為企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。定時(shí)器在實(shí)際工作中用到的場(chǎng)合很多，它成為今天工業(yè)控制領(lǐng)域、通訊設(shè)備、信息處理以及日常生活中最廣泛使用的電路之一，在許多領(lǐng)域中計(jì)時(shí)器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育比賽，定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒時(shí)器，交通信號(hào)燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機(jī)、還可以用來(lái)做為各種藥丸，藥片，膠囊在指定時(shí)間提醒，用于各種競(jìng)賽的計(jì)時(shí)器、競(jìng)賽用定時(shí)器、數(shù)控電梯、數(shù)控機(jī)床、交通燈管理系統(tǒng)、各種智能醫(yī)療器械等，定時(shí)器是家用電器中的常用產(chǎn)品。  電子技術(shù)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，電子設(shè)計(jì)也越來(lái)越普遍地應(yīng)用于整個(gè)

5、電子行業(yè)中。電子設(shè)計(jì)是人們進(jìn)行電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程中十分關(guān)鍵的一步，其核心就是電子電路的設(shè)計(jì)。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)能鞏固電子技術(shù)的理論知識(shí)，提高電子電路的設(shè)計(jì)水平，加強(qiáng)綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)我們的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，啟發(fā)我們的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新思維。課程設(shè)計(jì)是針對(duì)一些課程的要求，對(duì)我們綜合性的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們的獨(dú)立能力，能夠運(yùn)用課程中所學(xué)到的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合地去獨(dú)立地解決實(shí)際問(wèn)題，使我們靈活應(yīng)用電路原理和電子技術(shù)的有關(guān)知識(shí)。我們通過(guò)自己動(dòng)腦動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題，鞏固和運(yùn)用在“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”及“電路分析”等課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，基本掌握常用電子電路的一般

6、設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)技能，通過(guò)從原理圖的設(shè)計(jì)和仿真到具體電子系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，全面提高了我們的實(shí)際動(dòng)手能力、安裝調(diào)試能力、科學(xué)試驗(yàn)?zāi)芰Φ确矫娴木C合素質(zhì)，對(duì)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)后從事電子技術(shù)方面的工作都有很大的幫助第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.時(shí)鐘顯示功能，能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”、“分”、“秒”。 2.具有校準(zhǔn)“時(shí)”、“分”的功能。 3.整點(diǎn)自動(dòng)報(bào)時(shí)：在整點(diǎn)時(shí)自動(dòng)發(fā)出鳴叫聲并有指示燈閃爍。 4.鬧鐘功能：可按設(shè)定的時(shí)間報(bào)時(shí)。  1.用Multisim畫出整個(gè)系統(tǒng)電路圖，并列出所需器件清單。2.調(diào)試振蕩電路，用Multisim提供的示波器觀察其輸

7、出波形是否復(fù)合要求。 3.實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)字電子鐘電路各項(xiàng)任務(wù)的正常工作干電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)六十秒發(fā)現(xiàn)胡一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)六十分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用二十四進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天二十四小時(shí)的累計(jì)。指示器部分是由T觸發(fā)器構(gòu)

8、成的，每有一個(gè)脈沖進(jìn)入T觸發(fā)器，其輸出端狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，與原態(tài)相反。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)由七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)四位LED七段顯示器顯示出來(lái)。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。校準(zhǔn)部分是將單次脈沖轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，再經(jīng)過(guò)譯碼器對(duì)輸出端進(jìn)行選擇，從而形成對(duì)電路的校準(zhǔn)的可控制。 總體結(jié)構(gòu)總共分為六個(gè)小部分：時(shí)間顯示部分，譯碼部分，分頻器部分，調(diào)時(shí)部分，穩(wěn)壓電路部分以及信號(hào)發(fā)生電路部分，此設(shè)計(jì)各部分由統(tǒng)一電源集中供電。電阻選擇時(shí)，應(yīng)考慮到受溫度影響較小的固態(tài)鋁質(zhì)電解電容確保定時(shí)的精確性分頻器采用74160使用方便，而其容易購(gòu)買顯示部分采

9、用LED七段數(shù)碼顯示管 ，具有顯示明亮，容易識(shí)別，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)時(shí)部分采用普通的按建開(kāi)關(guān)。 2.4.1 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器秒脈沖信號(hào)發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)。 2.4.2 分頻器電路 分頻器: 分頻器功能主要有兩個(gè)，一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，一是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)2.4.3 校時(shí)電路 當(dāng)數(shù)字鐘剛接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)，實(shí)用校時(shí)電路很多。校時(shí)電路包括校準(zhǔn)小時(shí)電路、校準(zhǔn)分鐘電路和校準(zhǔn)秒電路，但校準(zhǔn)信號(hào)頻率必須要大，可手動(dòng)較時(shí)或脈沖校時(shí)，可用普通機(jī)械開(kāi)關(guān)或由機(jī)械開(kāi)關(guān)與門

10、電路構(gòu)成無(wú)抖動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)校時(shí)。2.4.4 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成,其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,而根據(jù)設(shè)計(jì)要求,時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.4.5 數(shù)字顯示電路計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出,選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流,選用DCD_HEX作為顯示譯碼電路。第3章 電路設(shè)計(jì)的計(jì)算與分析3.1 振蕩電路多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含

11、有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖：圖中電容C、電阻R2和R4作為振蕩器的定時(shí)元件，決定著輸出矩形波正、負(fù)脈沖的寬度。定時(shí)器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連；集電極開(kāi)路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過(guò)0.01uF電容接地。圖1通過(guò)仿真，示波器XSC1輸出圖2所示波形。圖2從圖1一中得知：R4=100K,R2=20K,C3=100Nf,C4=10n

12、F。 因此其輸出頻率為1HZ?？梢宰鳛殡娮訒r(shí)鐘電路的秒脈沖信號(hào)。3.2 時(shí)間計(jì)數(shù)電路 3.2.1 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160 計(jì)數(shù)器是對(duì)CP 脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的時(shí)序邏輯電路。如果組成計(jì)數(shù)器中的各個(gè)觸發(fā)器的CP 不是同一信號(hào)，這樣的計(jì)數(shù)器稱異步計(jì)數(shù)器。本次設(shè)計(jì)采用6片十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74160組成兩個(gè)六十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器（分、秒）和一個(gè)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器（時(shí)）。74160如圖所示。74160是中規(guī)模集成的同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，有著同步預(yù)置數(shù)、異步置零和保持的功能。其功能表如表1所示。 圖3 電子時(shí)鐘的“分”和“秒”由六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，“時(shí)”由二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。因此，就需要用

13、74160接成兩個(gè)六十進(jìn)制和一個(gè)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。多片計(jì)數(shù)器組合，各級(jí)之間的連接方式分串行進(jìn)位方式、并行進(jìn)位方式。本次設(shè)計(jì)采用串行進(jìn)位的方式。  在串行進(jìn)位方式中，以低位片的進(jìn)位輸出信號(hào)作為高位片的時(shí)鐘輸入信號(hào)。兩片74160的EP和ET恒為1，都工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，第一片每計(jì)到9（1001）時(shí)，C端輸出變?yōu)楦唠娖?，?jīng)反相器后使第二片的CLK端為低電平。下一個(gè)計(jì)數(shù)輸入脈沖到達(dá)后，第一片記成0(0000)狀態(tài)，C端跳回低電平，經(jīng)反相器后使第二片的輸入端產(chǎn)生跳變，于是，第二片計(jì)入1。從而，將兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160串聯(lián)成一個(gè)百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。  得到百進(jìn)制計(jì)數(shù)器后，應(yīng)用整體置零的方法

14、接成六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器從全0狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)入60個(gè)脈沖時(shí)，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平信號(hào)，立即將兩片74160同時(shí)置零，于是便得到一個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖4。同理，當(dāng)計(jì)入24個(gè)脈沖時(shí)，經(jīng)與非門產(chǎn)生的低電平信號(hào)立即將兩片74160同時(shí)置零，得到二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖5。圖4圖5按“秒”、“分”、“時(shí)”的順序，將兩片六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一片二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)，便得到完整的電子時(shí)鐘計(jì)時(shí)電路，如圖6。圖6 3.3 顯示電路 數(shù)碼管按照其發(fā)光二極管的連接方式不同，可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極是指數(shù)碼管中所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接低電平，而陽(yáng)極分別由a、b、c、d、e、f、g輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)

15、，當(dāng)某個(gè)輸入為高電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極數(shù)碼管則相反，它的所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起接高電平，而陰極分別由a、b、c、d、e、f、g輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某個(gè)輸入為低電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。  由于計(jì)數(shù)器輸出的是8421BCD碼，數(shù)碼管不能直接顯示成數(shù)字，為了讓數(shù)數(shù)碼管顯示人們能看懂的數(shù)字，就需要把計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管顯示的阿拉伯?dāng)?shù)字，這就需要譯碼器的翻譯。圖7 本設(shè)計(jì)采用DCD_HEX七段發(fā)光二極管譯碼顯示器。DCD_HEX為共陽(yáng)極LED數(shù)碼管。顯示器引腳從右到左依次為：1,2,3,4。該顯示包含了譯碼功能，所以無(wú)需專門的譯碼器。正確的引腳連接方式

16、為：QA接1，QB接2，QC接3，DQ接4。如圖7。3.4 校時(shí)電路 數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾质缓蜁r(shí)十位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。  本設(shè)計(jì)的校時(shí)電路的關(guān)鍵，是通過(guò)開(kāi)關(guān)，控制電路中“秒”到“分”、“分”到“時(shí)”的進(jìn)位輸入端的高低電平的變化，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)“分”和“時(shí)”。  現(xiàn)以分校時(shí)電路為例，如圖8。  正常時(shí)刻，與非門U17的一端接高電平，另一端接秒十位的進(jìn)位輸出端，即U13。此時(shí)，若秒十位的進(jìn)位輸出端輸出低電平，則分個(gè)位的CLK有低電平信號(hào)輸入，得到進(jìn)位。若秒十位的進(jìn)位輸出端輸出高電平，則

17、分個(gè)位的CLK有高電平信號(hào)輸入，因此，無(wú)進(jìn)位。  當(dāng)接通開(kāi)關(guān)J1，與非門一端接地，即為低電平，另一端還是接到秒十位的進(jìn)位輸出端。此時(shí)，無(wú)論秒十位的進(jìn)位輸出端輸出高電平還是低電平，經(jīng)與非門U17輸出的均為高電平，經(jīng)非門U19得到低電平，并輸入到分個(gè)位的CLK，使其得到進(jìn)位，實(shí)現(xiàn)“分”加1。J1為單刀雙擲的跳變開(kāi)關(guān)，即按下M鍵開(kāi)關(guān)閉合，松開(kāi)M鍵開(kāi)關(guān)隨之?dāng)嚅_(kāi)。所以，可以通過(guò)連續(xù)按下M鍵連續(xù)增加“分”。時(shí)校時(shí)與分校時(shí)同理，連續(xù)按下H鍵（控制開(kāi)關(guān)J2的閉合與斷開(kāi)）便可連續(xù)增加“時(shí)”。因此，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)J1和J2的斷開(kāi)與閉合，便可得到想要校正的時(shí)刻。要強(qiáng)調(diào)的是，此種校時(shí)方法是可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)位的。即，

18、當(dāng)“分”顯示為59時(shí)，再按M，“時(shí)”顯示便會(huì)加1，同時(shí)“分”顯示清零。但當(dāng)“時(shí)”顯示為23時(shí)，再按H，“時(shí)”清零，但“分”顯示會(huì)繼續(xù)按原狀態(tài)計(jì)數(shù)。圖83.5 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 該部分電路的關(guān)鍵是通過(guò)開(kāi)關(guān)J3的閉合與斷開(kāi)來(lái)控制信號(hào)源信號(hào)輸入到蜂鳴器，從而使嗡鳴器發(fā)出聲音。本設(shè)計(jì)用燈泡X1的閃爍來(lái)代替蜂鳴器的發(fā)聲。電路如圖所示。  當(dāng)電路計(jì)時(shí)到59分50秒時(shí)，電路經(jīng)三個(gè)與門U21、U22、U23，輸出高電平，使得電壓控制開(kāi)關(guān)J3中獲得電流（J3的開(kāi)啟電壓設(shè)置要小于信號(hào)源電壓值），從而控制開(kāi)關(guān)閉合，燈泡與信號(hào)源接通，電燈亮起。又由于信號(hào)源與提供秒脈沖信號(hào)源的信號(hào)一致，均是多諧振蕩器產(chǎn)生的頻率為

19、1HZ的脈沖信號(hào)，因此，開(kāi)關(guān)J3閉合后，因秒脈沖信號(hào)的作用，電燈X1出現(xiàn)閃爍狀態(tài)，閃爍持續(xù)到“時(shí)”得到進(jìn)位（持續(xù)10秒）?！皶r(shí)”得到進(jìn)位后，經(jīng)三個(gè)與門輸出為低電平，因此，開(kāi)關(guān)J3斷開(kāi)，燈泡X1與信號(hào)源斷開(kāi)，閃爍停止，等待下一次高電平的出現(xiàn)（×時(shí)59分50秒）。圖93.6 鬧鐘功能電路3.6.1 4位數(shù)值比較器74LS85  在一些數(shù)字系統(tǒng)當(dāng)中經(jīng)常要求比較兩個(gè)數(shù)圖10值的大小。為完成這一功能所設(shè)計(jì)的邏輯電路稱為數(shù)值比較器。 如圖10為1位數(shù)值比較器。AB為A>B；AB為A=B；AB為A<B。在比較兩個(gè)多位數(shù)時(shí)，必須自高到低地逐級(jí)比較，而且只有在高位相等時(shí)

20、才需比較低位。例如，A、B是兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)A3A2A1A0和B3B2B1B0。進(jìn)行比較時(shí)應(yīng)首先比較A3和B3。如果A3>B3，那么不管其他幾位數(shù)各位何值，可定是A>B，反之A<B。如果A=B就必須通過(guò)比較下一位A2和B2來(lái)判斷A和B的大小了。依次類推，定能比出結(jié)果。該設(shè)計(jì)需要比較出A=B，即當(dāng)時(shí)鐘顯示數(shù)字所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)與鬧鐘設(shè)定的二進(jìn)制數(shù)相等時(shí)，鬧鐘響起（本設(shè)計(jì)用燈泡的閃爍代替蜂鳴器的發(fā)聲）。  A=B的邏輯函數(shù)表達(dá)式為：  Y=(A3B3)(A2B2)(A1B1)(A0B0)I（A=B） 圖11為4為數(shù)值比較器74LS85圖11 可以將兩片

21、以上的74LS85可以組合成位數(shù)更多的數(shù)值比較器電路。只要將兩個(gè)數(shù)的高4位接到第二片75LS85上，而將低4位接到第一片74LSA85上，同時(shí)把第一片的Y接到第二片的I上就行了（即：OAGTB接AGTB，OAEQB接AEQB，OALTB接ALTB）。 如圖12為兩片74LS85組成的8為數(shù)值比較器。圖12第4章 方案制作與安裝4.1 完整鬧鐘電路鬧鐘電路要完成對(duì)所設(shè)置鬧鐘時(shí)刻與時(shí)鐘顯示時(shí)刻的比較。比較的數(shù)值包括時(shí)十位、是個(gè)位、分十位、分個(gè)位，并按從高到低的順序逐級(jí)比較。因此，本次設(shè)計(jì)采用4片74LS85和4個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)構(gòu)成鬧鐘電路。將時(shí)鐘電路顯示十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)A與撥碼開(kāi)關(guān)所設(shè)置

22、的鬧鐘時(shí)刻B做比較。從時(shí)十位到分個(gè)位，逐級(jí)比較，若均分別相等，即為A=B，此時(shí)從最低位（分個(gè)位）對(duì)應(yīng)的比較器74LS85圖13（U27）的OAEQB輸出高電平。高電平是開(kāi)關(guān)J8閉合，燈泡X2與脈沖信號(hào)相連，閃爍（開(kāi)關(guān)J8的功能和要求與整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路中J3的功能相同）。完整鬧鐘功能電路如圖13所示。4.2 完整電路含有以上所述功能的完整的數(shù)字電子鐘 Multisim 仿真電路圖如圖14所示。圖144.3 設(shè)計(jì)校準(zhǔn)電路 在實(shí)際生活中，由于各種各樣的原因，可能會(huì)使數(shù)字鐘計(jì)時(shí)不準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，必須對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正，通常稱為“校時(shí)”。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)圖15該具備的基本功能，要求能對(duì)時(shí)和分進(jìn)行校對(duì)。

23、 對(duì)校時(shí)電路的設(shè)計(jì)要求是，在進(jìn)行小時(shí)校正時(shí)，不影響分和秒計(jì)數(shù)器的正常計(jì)數(shù)。這時(shí)就要進(jìn)行手動(dòng)或者自動(dòng)的校準(zhǔn)，若采用自動(dòng)校準(zhǔn)，由于脈沖一直存在，所以校準(zhǔn)的時(shí)候會(huì)帶來(lái)不便。因此本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)脈沖即為秒進(jìn)位脈沖或者分進(jìn)位脈沖。圖15所示電路為?！皶r(shí)”電路、?！胺帧彪娐?，其中J1為?！胺帧笨刂崎_(kāi)關(guān)，J2為?！皶r(shí)”控制開(kāi)關(guān)，J3為總的校時(shí)開(kāi)關(guān)。其中當(dāng)總校時(shí)開(kāi)關(guān)打到校準(zhǔn)檔時(shí)手動(dòng)校準(zhǔn)開(kāi)始。校準(zhǔn)時(shí)總開(kāi)關(guān)接5V直流電源，輸入為高電平，經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器輸出低電平，輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)三個(gè)與非門低電平 0，送到分計(jì)時(shí)器的個(gè)位計(jì)數(shù)器，就可以進(jìn)行校分。，同理也可以進(jìn)行校時(shí)。設(shè)計(jì)的校準(zhǔn)電路如圖16所示。圖16第5章 電

24、路的仿真與調(diào)試1可以先將系統(tǒng)劃分為多諧振蕩器、計(jì)數(shù)器、校準(zhǔn)電路、 譯碼顯示等部分對(duì)它們分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試最后聯(lián)機(jī)統(tǒng) 調(diào)。 2各部件調(diào)試完畢后用示波器或頻率計(jì)觀察石英晶體 振蕩器的輸出頻率 3將頻率為1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)分別送入“時(shí)“分”、“秒”計(jì)數(shù)器檢查各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作狀況。 4各部件調(diào)試正常后進(jìn)行組裝聯(lián)調(diào)檢查校準(zhǔn)電路是 否可以實(shí)現(xiàn)快速校時(shí)最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)。 5仿真調(diào)試完畢后得電子時(shí)鐘總電路如圖17所示。圖17總結(jié)  通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)兩周的努力，基本上完成了課題，在完成課題過(guò)程中，同時(shí)我們的實(shí)踐能力增強(qiáng)了許多，而且在理論上也有了更深的認(rèn)

25、識(shí)。實(shí)習(xí)的過(guò)程實(shí)際上就是能力提高的過(guò)程。我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，我們

26、覺(jué)得無(wú)從下手，在經(jīng)過(guò)一番資料查找與討論后，我們發(fā)現(xiàn)它其實(shí)并不是很難懂，只是還不會(huì)靈活運(yùn)用。這次課程設(shè)計(jì)我們學(xué)會(huì)了一種設(shè)計(jì)的思想。把問(wèn)題分成多個(gè)模塊，一一拆解開(kāi)來(lái)。再逐一加以分析，最終解決問(wèn)題?；仡^看看我們的設(shè)計(jì)，還存在一些問(wèn)題，本次課程設(shè)計(jì)中，老師只對(duì)我們進(jìn)行了宏觀的基本的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，完全放手讓我們自己搞。這樣對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一種極大的考驗(yàn)，也是我們最好的鍛煉自己?jiǎn)为?dú)解決問(wèn)題的能力的時(shí)候！針對(duì)老師提出的課程設(shè)計(jì)問(wèn)題，自己獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)動(dòng)腦動(dòng)手及查閱圖書(shū)資料文獻(xiàn)等多種途徑解決問(wèn)題，鞏固和運(yùn)用了在“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”及“電路分析”等課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，基本掌握了常

27、用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高了設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)技能，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研制電子產(chǎn)品打下了基礎(chǔ)。這種經(jīng)歷對(duì)我們來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是非常寶貴的！  與其他課題相比較，這個(gè)課題中接線較為復(fù)雜，因此可就更能考驗(yàn)全局布線的統(tǒng)籌觀。電路的接線工藝是本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)的很重要的因數(shù)。由于接線較為復(fù)雜，因此更能體現(xiàn)實(shí)踐課程的特色。在報(bào)告制作中，電路圖的繪制也是一中鍛煉，我們?yōu)榇擞謱W(xué)習(xí)了繪圖軟件的用法與操作。  在整個(gè)課設(shè)工程中，我們同學(xué)之間進(jìn)行了大量的技術(shù)交流與合作。一起攻克難題，又增進(jìn)了大家的友誼。也培養(yǎng)出了我們同學(xué)之間的這種合作精神。通過(guò)這種合作，大家一起討論解決問(wèn)題，共同查閱資料。合作雙方能否融洽的合作其實(shí)也是考核的一個(gè)很重要的方面。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見(jiàn)證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永