數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)-數(shù)字鐘(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘 姓名：謝莉 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：物聯(lián)網(wǎng)工程131班 學(xué)院：計(jì)算機(jī)學(xué)院 2015年10月10日一、 任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能的數(shù)字鐘要求：1、 顯示時(shí)、分、秒的十進(jìn)制數(shù)字顯示，采用24小時(shí)制。2、 校時(shí)功能。3、 整點(diǎn)報(bào)時(shí)。功能：1、 計(jì)時(shí)功能： 要求準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”。2、校時(shí)功能： 當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間（簡(jiǎn)稱校時(shí)）。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能，一般電子手表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為使電路簡(jiǎn)單，這里只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí)。對(duì)校時(shí)電路的要求是：在小時(shí)

2、校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。校時(shí)方式有“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”兩種?！翱煨r(shí)”是通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù) ?！奥r(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。3、整點(diǎn)報(bào)時(shí)： 每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響；通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響；以最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻為整點(diǎn)時(shí)刻。二、設(shè)計(jì)方案電路組成框圖：數(shù)字鐘電路是一個(gè)典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器以及校時(shí)和顯示電路組成。其主要功能為計(jì)時(shí)、校時(shí)和報(bào)時(shí)。利用60進(jìn)制和12進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器子電路構(gòu)成數(shù)字鐘系統(tǒng)，由2個(gè)60進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器完成秒、分計(jì)數(shù)，由12進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器完成小時(shí)計(jì)

3、數(shù)。秒、分、時(shí)之間采用同步級(jí)聯(lián)的方式。開關(guān)S1和S2分別是控制分和時(shí)的校時(shí)。報(bào)時(shí)功能在此簡(jiǎn)化為小燈的閃爍，分別在59分51秒、53秒、55秒、57秒及59秒時(shí)閃爍，持續(xù)的時(shí)間為1秒。三、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程1. 各元件功能74LS160：可預(yù)置BCD異步清除器，具有清零與置數(shù)功能的十進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器。74LS00：二輸入端四與非門74LS04：六反相器74LS08：二輸入端四與門 74LS20：四輸入端雙與非門2. 各部分電路的設(shè)計(jì)過程（1）時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)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60進(jìn)制

4、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12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒/分鐘顯示電路 ：由于秒鐘與分鐘的都是為60進(jìn)制的，所以它們的電路大體上是一樣的，都是由一個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成；有所不同的是分鐘顯示電路中的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器的ENP和ENT引腳是由秒鐘顯示電路的進(jìn)位信號(hào)控制的。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 。可選兩片74LS160設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。 時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器，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?？蛇x兩片74L

5、S160設(shè)計(jì)。 60進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器 12進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器（2） 校時(shí)電路的設(shè)計(jì)S1為校“分”用的控制開關(guān)，S2為?！皶r(shí)”用的控制開關(guān)。校時(shí)脈沖采用1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為“0”時(shí)可進(jìn)行校時(shí) 。 分校時(shí)開關(guān)S1分計(jì)數(shù)脈沖CP10校時(shí)脈沖1秒進(jìn)位脈沖時(shí)校時(shí)開關(guān)S2時(shí)計(jì)數(shù)脈沖CP20校時(shí)脈沖1分進(jìn)位脈沖圖 快校時(shí)電路 校時(shí)電路當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)?/p>

6、分個(gè)位和時(shí)個(gè)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。（3）仿廣播電臺(tái)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)設(shè)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(shí)間均為1秒。 秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài) CP(秒)Q3S1Q2S1Q1S1Q0S1功 能500000 510001鳴低音520010停530011鳴低音540100停550101鳴低音560110停570111鳴低音581000停591001鳴高音000000停整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 報(bào)時(shí)電路一般時(shí)鐘都具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字

7、鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波。根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)。即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。分計(jì)數(shù)器顯示“59”，即分計(jì)數(shù)器的輸出為；秒計(jì)數(shù)器的十位顯示“5”，即秒計(jì)數(shù)器的十位的輸出為0101時(shí)，只需要控制秒個(gè)位計(jì)數(shù)器，就能實(shí)現(xiàn)仿電臺(tái)整點(diǎn)報(bào)時(shí)。3.部分電路的仿真圖（1）秒向分產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，秒計(jì)數(shù)器輸出及進(jìn)位信號(hào)的波形圖中60.000m之前為秒計(jì)數(shù)器輸出的波形，60.000m時(shí)刻為秒向分進(jìn)位，24由低電平變?yōu)楦唠娖?，其余還為低電平，說明此時(shí)分位為01分。（2）時(shí)計(jì)數(shù)器（12進(jìn)制）的輸出波形圖中58.000m時(shí)刻

8、為12進(jìn)制清零波形之后為01-02-12循環(huán)的計(jì)數(shù)。（3）進(jìn)行分校時(shí)時(shí)，分校時(shí)開關(guān)S1和分計(jì)數(shù)脈沖的波形圖中為開關(guān)S1波形圖，CPMI為分計(jì)數(shù)脈沖的波形，S1的開關(guān)均為手動(dòng)。（4）整點(diǎn)時(shí)，報(bào)時(shí)輸出信號(hào)的波形圖中由低電平變?yōu)楦唠娖降臅r(shí)刻為分鐘59秒鐘為51的時(shí)刻，53，55，57，59時(shí)刻均為高電平，意為報(bào)警顯示。4.實(shí)物電路組裝調(diào)試的方法、調(diào)試過程及遇到的問題：根據(jù)電路圖進(jìn)行實(shí)物的連接。首先分別進(jìn)行秒、分、時(shí)電路的連接，進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)成功后再進(jìn)行校時(shí)電路的連接，檢驗(yàn)分校時(shí)的開關(guān)是否正確，然后檢驗(yàn)時(shí)校時(shí)的開關(guān)。最后連接報(bào)時(shí)電路。連接完成將分調(diào)到59分，觀察當(dāng)秒為51，53，55，57，59時(shí)是否

9、發(fā)光報(bào)警。調(diào)試分、秒時(shí)，如果到59后立刻清零則表示運(yùn)行正常。調(diào)試小時(shí)部分時(shí)，如果在計(jì)數(shù)到12，下一時(shí)刻就清零則表示運(yùn)行正常。校時(shí)電路的調(diào)試為按下邏輯開關(guān)后，所對(duì)應(yīng)的校時(shí)部分和秒同步，再按下后則停止。報(bào)時(shí)電路的調(diào)試為：先將分調(diào)到59分，在秒到51，53，55，57，59的時(shí)候會(huì)有發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警。整體電路的調(diào)試為將小時(shí)調(diào)到12，分調(diào)到59，當(dāng)秒為51，53，55，57，59時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，然后變?yōu)?1時(shí)00分00秒。電路連接好后，打開電源有時(shí)會(huì)出現(xiàn)LED數(shù)碼顯示不穩(wěn)定的現(xiàn)象，可能是數(shù)字電子技術(shù)試驗(yàn)箱接觸不良的問題。電路連接在沒有問題的情況下，出現(xiàn)秒和分40進(jìn)位的情況。將秒和分的輸出取反后再連接，這種情況就消失了。5.設(shè)計(jì)結(jié)論此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)需要先進(jìn)行仿真，再將電路連接出來，只有熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能，那么在電路出錯(cuò)時(shí)便能準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了。四、經(jīng)驗(yàn)、體會(huì)總結(jié)在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中,更進(jìn)一步地熟悉了74LS160、74LS00、74LS04、74LS08、74