數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)

1、-電子技術(shù)根底課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于multisim的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與仿真基于multisim的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與仿真摘 要 數(shù)字電子鐘是一種利用數(shù)字電路來(lái)顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的開(kāi)展，數(shù)字電子鐘廣泛的應(yīng)用于各個(gè)生活生產(chǎn)領(lǐng)域,如時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)播送、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備等等。 本次課程設(shè)計(jì)之一-電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)，具有最簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)功能及調(diào)整時(shí)間的功能。基于TTL集成電路和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電子時(shí)鐘。通過(guò)數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間，時(shí)、分、秒，并且可以通過(guò)校正電路

2、進(jìn)展校時(shí)。本設(shè)計(jì)以multisim為仿真軟件，由虛擬元器件組成的數(shù)字電子鐘，它主要由振蕩器、時(shí)分秒計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、譯碼器、數(shù)碼管等幾局部組成。通過(guò)multisim的仿真，它可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí)功能。關(guān) 鍵 詞：計(jì)數(shù)器；譯碼器；三五定時(shí)器；數(shù)碼管；multisim10.0目 錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)41.1設(shè)計(jì)目的和意義41.1.1設(shè)計(jì)目的41.2任務(wù)和要求4二 系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的工作原理：52.2 器件選擇52.2.1器件表52.2.2器件詳細(xì)介紹62.3.3時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)102.3.4校時(shí)電路設(shè)計(jì)122.3.5主體電路圖132.4 電路仿真測(cè)試142.4.1根本功能測(cè)試142.4.

3、2校正功能測(cè)試15三 總結(jié)173.1結(jié)論173.2優(yōu)點(diǎn)與缺乏183.2.1優(yōu)點(diǎn)183.2.2缺乏183.3 心得與體會(huì)18四 參考文獻(xiàn)18一 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的和意義設(shè)計(jì)目的熟悉集成電路的引腳安排。掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作。設(shè)計(jì)意義數(shù)字鐘是一種利用數(shù)字電路來(lái)顯示時(shí)分秒的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)機(jī)械相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的開(kāi)展，數(shù)字鐘廣泛的應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域。1.2任務(wù)和要求任務(wù) 本設(shè)計(jì)以multisim為仿真軟件，由虛擬元器件組成的數(shù)字電子鐘，它主要由振蕩器、時(shí)分秒計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、譯碼器

4、、數(shù)碼管等級(jí)局部組成。通過(guò)multisim的仿真，它可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí)功能。 設(shè)計(jì)要求(1)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)分秒的時(shí)間。(2)小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“二十四翻一，分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)位。(3)校正時(shí)間。二 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的工作原理： 振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)作為數(shù)字時(shí)鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿六十后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿六十后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，時(shí)計(jì)數(shù)器按照“二十四翻一規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)可以用校正電路進(jìn)展校時(shí),校分。數(shù)字時(shí)鐘電路圖一 數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖2.2 器件選擇器件表表一 器件明細(xì)表器件名稱器件個(gè)數(shù)器件參

5、數(shù)器件標(biāo)號(hào)SEVEN-SEG-A65mA 1.66v17447N62R115303R215254DGND15C2910nF6GROUND27VDD15V874LS04D39KEY=SPACE21074LS190411VCC25V12LM555C11374LS08D51474LS00D915器件詳細(xì)介紹1) 四位二進(jìn)制進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器74LS190圖二74LS190引腳圖表二74LS190功能表CLK1SLDU/D工作狀態(tài)*11*保持*0*預(yù)制數(shù)上升沿010加法計(jì)數(shù)上升沿011減法計(jì)數(shù) 2二-五-十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74LS90圖三74LS90引腳圖如下列圖，74LS90是二-五-十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，

6、QA，QB， QC， QD分別是脈沖輸出線。通過(guò)不同的連接方式它可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能，而且還可借助R01和R02對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助R91和R92將計(jì)數(shù)器置9。具體功能如下：a) 計(jì)數(shù)脈沖從INA輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；b) 假設(shè)將INB和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖有INA輸入QD,QC,QB,QA作為輸出端，則構(gòu)成8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器；c) 假設(shè)將INA 和QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由INB輸入，QA,QD,QC,QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器；d) 清零，置9功能；1異步清零：當(dāng)R01和R02均為“1，R9(1)和R9(2)中有“0時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QD

7、QCQBQA=0000;2置9功能：當(dāng)R91和R92均為“1，R01和R02中有“0時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA=1001;3BCD-7段譯碼器驅(qū)動(dòng)器7447BCD-7段譯碼器驅(qū)動(dòng)器是數(shù)字集成電路如下列圖，用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，然后我們就能看到從09的數(shù)字。譯碼器原理(7447)譯碼為編碼的逆過(guò)程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯過(guò)來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。7447是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，表1列出了7447的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。圖四7447引腳圖表三7447功能表LTRBID

8、CBABI/RBOABCDEFG顯示數(shù)字1*00011100111111*00101001001021*00111000011031*01001100110041*01011010010051*01101110000061*01111000111171*10001000000081*1001100011009*01111111熄滅10000000111111熄滅0*100000008注釋：a、 LT：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)LT=0時(shí)，無(wú)論輸入D，C，B或A為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，假設(shè)驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管正常則顯示出8。b、BI：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示

9、的滅燈所設(shè)置的。BI=0時(shí)。不管LT和輸入D，C，B或A為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽(yáng)極數(shù)碼管熄滅。c、RBI：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對(duì)每一位D=C=B=A=0時(shí)，本應(yīng)顯示0，但是在RBI=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和參加滅燈信號(hào)的結(jié)果一樣，將0熄滅。d、RBO：滅零輸出，它和滅燈輸入BI共用一端。兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。4反相器74LS04 如下列圖74LS04反相器是電子電路中簡(jiǎn)單而重要的器件，它可以將高電平轉(zhuǎn)換成低電平，同時(shí)也可以將低電平轉(zhuǎn)換成高電平。圖五 74LS042.3電路設(shè)計(jì)總體思想：主體電路有功能部件或單元

10、電路組成，在設(shè)計(jì)這些電路或選擇部件是，盡量選用同類型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或都采用CMOS集成電路，整個(gè)系統(tǒng)所用的器件應(yīng)盡可能的少，下面介紹各功能部，與單元電路的設(shè)計(jì)。振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器是數(shù)字時(shí)鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準(zhǔn)確度決定了數(shù)字時(shí)鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度。通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。石英晶體振蕩器具有頻率準(zhǔn)確，振蕩穩(wěn)定，溫度系數(shù)小的特點(diǎn)，可以滿足一般數(shù)字時(shí)鐘走時(shí)準(zhǔn)確性的要求。一般來(lái)說(shuō)，振蕩器頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。在電子手表中，常取的晶振的頻率32768Hz。在本次設(shè)計(jì)中，精度要求不是很高，所以選用有集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器，振蕩頻率為1Hz。電

11、路圖及參數(shù)如圖二所示圖六 555振蕩器時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)1)分和秒計(jì)數(shù)器分和秒計(jì)數(shù)器都是M=60的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)規(guī)律為0001585900，選74LS190單時(shí)鐘同步十進(jìn)制加 /減計(jì)數(shù)器電路作為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS90十分頻計(jì)數(shù)器作為個(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。分計(jì)數(shù)器育苗計(jì)數(shù)器原理一樣，如圖三所示圖七 秒計(jì)數(shù)器及顯示電路2)時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“二十四翻一的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器。即當(dāng)時(shí)鐘運(yùn)行到23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)字時(shí)鐘自動(dòng)顯示為00時(shí)00分00秒，選用兩片74LS190四位二進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)而成。圖八 時(shí)計(jì)數(shù)器電路2.3.4校時(shí)

12、電路設(shè)計(jì)當(dāng)數(shù)字時(shí)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。校時(shí)是數(shù)字時(shí)鐘應(yīng)具備的根本功能。為使電路簡(jiǎn)單，只進(jìn)展分和小時(shí)的校時(shí)。對(duì)校時(shí)電路的要，在小時(shí)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，“快校時(shí)是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。“慢校時(shí)使用手動(dòng)生產(chǎn)單脈沖作為校時(shí)脈沖。圖五為“校時(shí)“校分電路。校時(shí)控制功能表如表一所示。當(dāng)校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為“0”時(shí)進(jìn)展“快校時(shí)，如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可進(jìn)展“慢校時(shí)。開(kāi)關(guān)S1或S2為零，或?yàn)橐粫r(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，接電容可以緩解抖動(dòng)。必要時(shí)刻

13、將其改為去抖開(kāi)關(guān)。.圖九 校時(shí)校分電路表四 校時(shí)開(kāi)關(guān)功能表S2 S1 功能 1 1計(jì)數(shù) 0 1校分 1 0校時(shí)主體電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)的主體思想和各局部電路，按照流向分級(jí)安裝，逐級(jí)級(jí)聯(lián)，每一級(jí)指組成數(shù)字鐘的各功能電路。本卷須知：級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)配合不同步，或尖峰脈沖干擾，引起邏輯混亂，可以增加邏輯門來(lái)延時(shí)，如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能由于電源電流的跳變引起的，可在集成電路器件的電源端加退耦濾波電容。經(jīng)過(guò)糾正設(shè)計(jì)方案中的缺乏之處后，聯(lián)出總體邏輯電路圖，如圖十所示圖十 數(shù)字鐘的主題電路邏輯圖2.4 電路仿真測(cè)試連接好電路后進(jìn)展仿真根本功能測(cè)試兩個(gè)開(kāi)關(guān)都接高電平，此時(shí)和分計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。秒計(jì)數(shù)器計(jì)到

14、59時(shí)，下一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，分的各位加一。當(dāng)分計(jì)數(shù)器計(jì)到59并且秒計(jì)數(shù)器計(jì)到59時(shí)，時(shí)計(jì)數(shù)器的個(gè)位加一。即當(dāng)時(shí)鐘運(yùn)行到23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)字時(shí)鐘自動(dòng)顯示為00時(shí)00分00秒，如下列圖圖十一 根本功能仿真測(cè)試校正功能測(cè)試 左開(kāi)關(guān)接高電平，右開(kāi)關(guān)接低電平時(shí)，可以對(duì)分計(jì)數(shù)器進(jìn)展校正。右開(kāi)關(guān)接高電平，左開(kāi)關(guān)接低電平時(shí)，可以對(duì)分計(jì)數(shù)器進(jìn)展校正。如下列圖圖十二 根本功能仿真測(cè)試圖十三 根本功能仿真測(cè)試三 總結(jié)3.1結(jié)論在進(jìn)展電路的設(shè)計(jì)中，遇到了很多的問(wèn)題，設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí)，由于電源和地的選擇不正確，導(dǎo)致數(shù)碼管無(wú)法顯示，設(shè)計(jì)顯示電路時(shí)，沒(méi)有注意數(shù)碼管是共陰還是共陽(yáng)，導(dǎo)致連接

15、錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)校正電路時(shí)，剛開(kāi)場(chǎng)的門電路選用2V的CMOS系列，導(dǎo)致校正電路無(wú)法發(fā)揮作用。后改用74LS系列，電路才發(fā)揮作用，通過(guò)自己親身設(shè)計(jì)，熟悉了芯片的構(gòu)造及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。3.2優(yōu)點(diǎn)與缺乏優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子中的根本計(jì)時(shí)功能，并且增加了校正電路，在小時(shí)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)。缺乏 根本脈沖的產(chǎn)生采用的時(shí)三五定時(shí)器電路，產(chǎn)生的秒脈沖不夠準(zhǔn)確。3.3 心得與體會(huì)我們

16、學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過(guò)這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(duì)我學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的構(gòu)造及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是對(duì)待問(wèn)題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。設(shè)計(jì)的過(guò)程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)局部的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注