基于MUSTISM仿真的數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計報告

1、數(shù)字電路課程設(shè)計主題：數(shù)字電子鐘目錄簡介 （三）設(shè)計意義及要求 （4）1.1 設(shè)計意義 (4)1.2 設(shè)計目的 (4)1.3 設(shè)計要求 (4)原理圖設(shè)計 (5)2.1 設(shè)計思路 (5)2.2 方案設(shè)計 (5)單元電路設(shè)計 (8)3.1 555多諧振蕩器 （8 ）3.2 第二脈沖產(chǎn)生電路 (9)3.3 秒、分計時電路 （9）3.4 小時計時電路 . (11)3.5 顯示電路 （12 ）3.6 定時電路（ 13）3.7 整點報時電路 (14)四。調(diào)試與測試 （15）五。總結(jié)與經(jīng)驗 （16六。參考文獻 (17)七。附錄 （十七）介紹所謂數(shù)字時鐘，是指由電子電路組成的定時器。與機械鐘相比，數(shù)字鐘可以實

2、現(xiàn)精確計時，顯示時分秒，并能輕松準確地調(diào)校時間。在此基礎(chǔ)上還可以實現(xiàn)整點計時的功能。因此，數(shù)字時鐘的應用非常廣泛。我們想通過本課程設(shè)計掌握數(shù)字時鐘的原理，學習設(shè)計簡單的數(shù)字時鐘。設(shè)計過程采用系統(tǒng)設(shè)計的方法，首先分析任務，得到系統(tǒng)和需求，然后進行總體設(shè)計，劃分子系統(tǒng)，然后進行詳細設(shè)計，確定各功能子系統(tǒng)中的局部電路，最后根據(jù)原理圖構(gòu)建物理對象并進行調(diào)試。和改進。一、設(shè)計意義及要求1.1 設(shè)計意義(1)。了解數(shù)字時鐘的原理和功能(2)。學習使用555定時器組成脈沖發(fā)生器(3)。了解并掌握計數(shù)器、解碼器、顯示器的工作原理和使用方法(4)進一步學習和掌握各種組合邏輯電路和時序電路的原理和用法，學會用數(shù)字

3、電路實現(xiàn)數(shù)字時鐘的功能1.2 設(shè)計目的(1)。使學生進一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)學生的工程設(shè)計能力和綜合分析解決問題的能力；（2）使學生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗能力；(3)。熟悉并學會選擇電子元器件，為以后的生產(chǎn)和科研打下一定的基礎(chǔ)。1.3 設(shè)計要求(1)。設(shè)計一個精確的計時時鐘，以數(shù)字顯示小時、分鐘和秒，并且可以更正。(2)。小時必須是“12 轉(zhuǎn) 1”，分鐘和秒必須是十六進制。(3)。擴展功能：具有整點計時功能。(4)。定時控制。(5)。每小時的小時數(shù)被報告為模擬廣播電臺。(6)。觸摸每小時計時。2 、方案設(shè)計2.1 設(shè)計思路用555定時器組成多

4、諧振蕩器，調(diào)節(jié)其阻值和電容，使輸出信號頻率為1kHz，組成第二個脈沖發(fā)生器，通過3個74LS90分頻產(chǎn)生1HZ脈沖。 74LS92和74LS90級聯(lián)組成60系統(tǒng)計數(shù)器，用于計數(shù)“秒”，其CP輸入為秒脈沖；另外74LS92和74LS90級聯(lián)組成60系統(tǒng)計數(shù)器，用于計數(shù)“分”，其CP輸入為“秒”變?yōu)?時產(chǎn)生下降沿信號；另外，74LS191和74LS74用于計數(shù)“小時”，即當數(shù)字時鐘運行到12:59:59時，秒的一位數(shù)計數(shù)器再輸入一個秒脈沖。 ，數(shù)字時鐘自動顯示 01:00:00。 .它們的輸出用六片數(shù)碼管解碼顯示。 “時”、“分”的調(diào)整，采用將原來時間加“1”的信號切換為可控脈沖信號的方法。計時電

5、路由555定時器、三極管和蜂鳴器組成的多諧振蕩器組成，使蜂鳴器輸出的音頻信號有高低變化。鳴響電路的驅(qū)動信號應使振蕩器在鳴響期間工作。2.2 方案設(shè)計按照數(shù)字時鐘的設(shè)計思想，可以分為六個單元電路：振蕩器、分頻器、時間校正電路、計數(shù)器、譯碼器和顯示。擴展電路有四個部分：定時控制、仿電波報時、整點報時、觸摸整點報時。它們之間的連接關(guān)系如原理框圖所示，5.5.1如圖：譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器時計數(shù)器分計數(shù)器秒計數(shù)器校時電路振蕩器分頻器系統(tǒng)方框 圖1從原理框圖可以看出，在整個數(shù)字時鐘電路中，計時電路是主體。它不僅是顯示電路的基礎(chǔ)，還與分頻器、定時電路和譯碼電路配合，實現(xiàn)相應的功能。數(shù)字時鐘的精度取決于多

6、諧振蕩器形成的秒脈沖源的精度，連接實物時輸出信號的頻率應控制在1KHz。借鑒設(shè)計思路和原理框圖圖 2. 數(shù)字時鐘總體示意圖3.單元電路設(shè)計3.1 555多諧振蕩器電路如圖3所示，多諧振蕩器由555定時器和外接元件R 1 、R 2 、C組成。引腳2和引腳6直接相連。連接的。電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個臨時穩(wěn)態(tài)，電路不需要外部觸發(fā)信號。電源通過R 1和R 2 給C充電，并用C通過R 2向放電端D c放電，使電路振蕩。電容器 C 在2/3V cc和1/3V cc之間充電和放電，從而在輸出端產(chǎn)生一系列方波。555多諧振蕩器電路通過適當調(diào)整滑動變阻器的阻值，可以得到輸出信號的T約為1mS，輸出信號的頻率約為1

7、KHz。第二脈沖發(fā)生器上述多諧振蕩器輸出的1ms脈沖被三個74LS90分成小數(shù)。第一次分頻后為500HZ，第二次分頻后為10HZ，第三次分頻后為1HZ。獲得一個 1 秒的脈沖，如圖 4 所示。圖 4. 1 秒脈沖發(fā)生器秒分計時電路由一塊 74LS90D 和 74LS92D 組成。 74LS90是個位，74LS92是十位。將74LS90的輸出與7段數(shù)碼管的相應引腳相連，將R01、R02、R91、R92接地，IXA接脈沖，IXB接QA。這樣，數(shù)碼管就可以正常顯示十進制數(shù)。從 90 到 92 的進位將 90 的 QD 連接到 92 的 IXB。然后，將 92 的 IXA 連接到 VCC (5V)，R

8、01、R02 接地。將92的QB、QC、QD分別接到數(shù)碼管的A、B、C，數(shù)碼管的D端接地。用一個74LS00將92的QD引到清零端，實現(xiàn)十六進制。這樣就實現(xiàn)了-58-59-00的轉(zhuǎn)化。00-01-02電路如圖5所示圖5 秒分計時電路3.4小時計時電路小時計數(shù)器是一個特殊的基礎(chǔ)計數(shù)器，它會將“12”變?yōu)椤?1”。當數(shù)字時鐘運行到 12:59:59 時，當另一個脈沖輸入到秒的一位數(shù)時，數(shù)字時鐘應顯示 01:00:00。其電路連接如圖6所示圖6小時定時器電路3.5解碼顯示電路我使用的解碼和顯示設(shè)備是 DCD_HEX。本設(shè)備為解碼顯示一體設(shè)備。只需按照相應的引腳在此處連接即可。只要將上面制作的秒、分計

9、時電路與小時計時電路連接起來，再加上數(shù)碼管的連接電路，就全部串聯(lián)起來，構(gòu)成解碼顯示電路。如圖7所示圖 7. 顯示電路圖3.6 定時電路對于時間校正電路，小時校正不影響分秒的正常計數(shù)；修正分鐘后，不影響秒和小時的正常計數(shù)。上學時間有兩種：“快學時間”和“慢學時間” ?？焖俣〞r由開關(guān)控制，使計數(shù)器對1HZ的定時脈沖進行計數(shù)；慢速定時是手動產(chǎn)生的單脈沖作為定時脈沖。圖8為定時分頻電路，其中S1為定時用控制開關(guān)，S2為定時用控制開關(guān)。它們的控制功能5.1.1如表所示。校準脈沖采用1HZ脈沖，當S1或S2分別為“0”時，可以進行“快速校準”。圖 8. 時序電路調(diào)時分調(diào)的原理是將原來連接“時”、“分”計時

10、電路的進位信號切換為單脈沖，每個信號通過單刀雙擲開關(guān)切換。單個脈沖由帶有彈簧的開關(guān)模擬，該開關(guān)連接到與電源相連的線路上。按下開關(guān)時，線路接高電平，彈起時，線路斷開低電平。開關(guān)被按下并彈起一次。它是一個下降沿脈沖，可以使定時器加1，這樣就可以通過這個開關(guān)來調(diào)節(jié)時間和分鐘。電路圖如圖9所示：圖 9.課時和劃分電路3.7 整點報時電路計時電路如圖10所示。它由一個多諧振蕩器、一個NPN晶體管和一個揚聲器組成。當振蕩器工作時，三極管驅(qū)動揚聲器振蕩音頻。但是，振蕩器的第4腳和VCC之間連接了一個上拉電阻，所以第4腳不一定是高電平。當它為低時，振蕩器不工作。只有當它為高時才是振蕩器。如果工作正常，那么只要

11、找到合適的信號，接在4腳，當需要報時，信號為高電平，其他時間為低電平，即可實現(xiàn)報時功能。我想設(shè)置計時功能，使蜂鳴器在整點前十秒開始鳴叫，在整點整點后十秒停止鳴叫。注意，在某點59分50秒后十秒，“5”“9”“5”對應的8421BCD碼為0101 1001 0101，三個芯片對應的輸出為“1”。高電平時，接振蕩器的4腳，蜂鳴器會在整點前十秒報時。其他時候，這六個輸出端不可能同時為“1”，即它們與的輸出為低電平，振蕩器不工作，不報時間。這樣就可以實現(xiàn)整點計時功能。圖 10. 計時電路圖四、調(diào)試和測試調(diào)試過程中遇到的問題主要是開關(guān)時序的問題。將原本連接“時”、“分”的進位信號切換為按鍵脈沖時，原本是

12、打算作為控制開關(guān)來實現(xiàn)主機的功能，但實際上時鐘會在切換開關(guān)的過程。這是因為在觸發(fā)開關(guān)的過程中會產(chǎn)生信號的高-低電平跳變，進而形成進位信號，從而導致在電路調(diào)整后開關(guān)回位時會持續(xù)超前。因此，我對時間調(diào)整電路進行了改進，改為調(diào)整“小時”和“分鐘”時間，并將它們原來連接的進位信號切換為秒脈沖信號。這個信號比較穩(wěn)定，避免了機械開關(guān)的抖動問題。時間調(diào)整后，只要將CP信號切換回原來的進位信號，就可以恢復正常的時序。五、經(jīng)驗總結(jié)課程設(shè)計對我們來說是一個很好的機會，可以應用我們所學并在實踐中進行。它不僅可以幫助我們加深對所學知識的理解，還可以提高我們應用知識、聯(lián)系實際、動手實踐的能力。而且，我們沒有學過的知識可

13、能會用到設(shè)計過程中，需要查閱資料來獲取相關(guān)信息，提高了我們查找信息和學習新知識的能力。在對實物進行調(diào)試和測試的過程中，我們會遇到很多意想不到的問題，需要分析原因，解決問題。有些現(xiàn)象可以證明我們所學知識的正確性，有些現(xiàn)象則說明理論與現(xiàn)實存在差異。整個課程設(shè)計完成后，總體感覺是：有收獲。以前上課都是最基礎(chǔ)的東西，現(xiàn)在我可以把以前學到的東西做一些有實用價值的東西。在這個過程中，我確實學到了很多書本上學不到的東西，比如：如何利用已有的元器件組裝得到設(shè)計要求，如何查找錯誤原因，如何使用Multisim仿真軟件進行電路仿真圖表等。但我也遇到了很多挫折。有時我遇到錯誤，我找不到原因。找了半天，原來是芯片的管

14、腳接錯了，有時候忘記接電源了。學習中的小問題是不可能在課堂上做出來的，但很有可能是在動手的過程中做出來的。尤其是在連接電路的時候，一不小心就會出錯，而且不容易查出來。不過現(xiàn)在回想起來，還是挺有成就感的。六。參考資料：1.景紅，馬學文。電子技術(shù)實驗課。 : 東北大學。 200 22.王永軍，景華主編。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)：電子工業(yè)， 20023.高繼祥，易帆主編。電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計：電子工業(yè)， 20024.大秦編輯。電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗。 : 高等教育， 20005.景嬌，景紅，楊主編。邏輯與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計.: 清華大學, 20096. 志忠主編。數(shù)字電子技術(shù)M.：高等教育，2003，12七。附錄部分芯片功能參數(shù)表555555定時器（又稱時基電路）是一種模數(shù)混合集成電路。 555定時器是一種應用廣泛的中型集成電路。該電路使用靈活方便，只需連接少量阻容元件即可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)、多諧波和施密特觸發(fā)器。因此，它被廣泛應用于信號的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、控制和檢測。目前生產(chǎn)的定時器有雙極型和CMOS型兩