數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

吉林建筑大學(xué)電氣與計算機(jī)學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：數(shù)字電子鐘專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：許亮張玉紅設(shè)計時間：2016.06.11－2016.06.22教師評語：教師評語：成績評閱教師日期數(shù)字電子鐘一、目的1、掌握數(shù)字鐘的設(shè)計、組裝與調(diào)試。2、熟悉集成電路的使用方法。二、設(shè)計任務(wù)及要求1、以數(shù)字形式顯示時、分、秒。2、小時計時采用十二進(jìn)制的計時方式，分、秒采用六十進(jìn)制的計時方式。3、具有快速校準(zhǔn)時、分的功能。4、計時誤差：<=10s/天。三、設(shè)計原理數(shù)字電子鐘由基準(zhǔn)頻率源、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示驅(qū)動器、數(shù)字顯示器和校準(zhǔn)電路等六部分組成。時顯示器秒顯示器分顯示器時顯示器秒顯示器分顯示器時譯碼器時譯碼器秒譯碼器分譯碼器時計數(shù)器時計數(shù)器秒計數(shù)器分計數(shù)器校時電路校時電路震蕩器震蕩器分頻器信號發(fā)生器由振蕩器與分頻器組成。振蕩器頻率越高，計時精度也就越高。振蕩器產(chǎn)生的信號通過分頻器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，輸出的信號頻率為1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，作為數(shù)字電子鐘的脈沖信號。信號發(fā)生器產(chǎn)生的每秒一次的方波信號輸入到時、分、秒的計數(shù)器，秒計數(shù)器滿60后向分鐘計數(shù)器進(jìn)位，分鐘計數(shù)器計滿60后向小時計數(shù)器進(jìn)位，小時計數(shù)器以12小時為一個周期循環(huán)，滿12清零從頭開始。所有計數(shù)顯示都由譯碼器通過BCD碼-七段顯示譯碼驅(qū)動器顯示，計數(shù)過程中出現(xiàn)誤差，可以采用校時電路進(jìn)行調(diào)整。1、信號發(fā)生器信號發(fā)生器利用555電路，通過電容電阻定時，產(chǎn)生穩(wěn)定頻率的信號脈沖供數(shù)字電子鐘的基準(zhǔn)計數(shù)信號。根據(jù)公式：f=1.43/C（R1+2R2）產(chǎn)生約1HZ的信號脈沖，我們選取C=4.7μF，R1=R2=100KΩ。分電路圖如下：圖1信號發(fā)生器2、六十進(jìn)制計數(shù)電路整個電子鐘電路中秒計數(shù)和分計數(shù)都要用到六十進(jìn)制計數(shù)電路。六十進(jìn)制電路可以利用兩片74LS160來實(shí)現(xiàn)，具體原理圖如下：圖2六十進(jìn)制計數(shù)器3、十二進(jìn)制計數(shù)電路數(shù)字電子鐘電路中“時”部分要用到十二進(jìn)制計數(shù)電路。十二進(jìn)制電路可以用兩片74LS160來實(shí)現(xiàn)。由兩片74LS160連接成的十二進(jìn)制計數(shù)器，采用反饋清零法，時鐘同步，低位片進(jìn)位給高位的CTT和CTP。其原理圖如下：圖3十二進(jìn)制計數(shù)器4、校時電路對于數(shù)字電子鐘，校時功能應(yīng)該說是必不可少的部分。其原理是利用單刀雙擲開關(guān)切斷信號脈沖。當(dāng)開關(guān)打到1端時電路正常計數(shù)工作，當(dāng)開關(guān)打到2端時，“時”或“分”部分可以自由計數(shù)到你想要的時間。具體原理圖如下：圖4校時電路5、譯碼顯示電路譯碼器與七段數(shù)碼管相連接，達(dá)到翻譯代碼并顯示為數(shù)字的作用。七段數(shù)碼管顯示十進(jìn)制的數(shù)字。74LS48和七段共陰數(shù)碼管連接，將74LS160輸出的信號翻譯到數(shù)碼管上實(shí)現(xiàn)顯示十進(jìn)制數(shù)。圖5譯碼顯示器四、總電路圖 圖6總電路圖五、元件清單元件名稱個數(shù)（個）74LS48674LS160674LS006NE555P1七段數(shù)碼管6單刀雙開關(guān)2電阻（100KΩ）2電阻（2KΩ）1電容（4.7μF）1電容（0.01μF）1插線若干六、設(shè)計流程1、查找資料、通過對比確定電路模型及所選取的元件。2、進(jìn)行Multisim仿真，不斷調(diào)試，查看仿真結(jié)果是否達(dá)到我們期望的效果。3、按照仿真電路，進(jìn)行插線。首先連接信號發(fā)生器電路，進(jìn)行調(diào)試，使其穩(wěn)定輸出1HZ的脈沖信號。4、連接“秒”電路部分，進(jìn)行調(diào)試，使“秒”部分電路實(shí)現(xiàn)正常計數(shù)功能，再連接“分”電路，進(jìn)行調(diào)試。5、“秒”、“分”電路計時均正確后連接“時”部分電路，進(jìn)行調(diào)試直至正確計數(shù)。6、“秒”、“分”、“時”電路基本計數(shù)功能實(shí)現(xiàn)后，連接校時電路，進(jìn)行調(diào)試，直至校時效果出現(xiàn)。7、校時完成后，連接測試電路準(zhǔn)確性。8、所有部分都完成后，進(jìn)行整個電路所有功能調(diào)試，出現(xiàn)故障一部分一部分的檢查排除，直至最后效果出來為止。七、故障分析及調(diào)試1、在電路設(shè)計過程中存在元件使用的不當(dāng)如輸入端與輸出端的鏈接失誤。應(yīng)多次進(jìn)行仿真模擬推測失誤的地方。2、在仿真過程中由于軟件應(yīng)用的不熟練導(dǎo)致在實(shí)用軟件的過程中連線不正確。器件找的不對，并且在模擬過程中易出錯。比如本圖中兩個開關(guān)實(shí)在找不到直接進(jìn)行的連線，應(yīng)當(dāng)反復(fù)檢查是否出現(xiàn)錯誤，并通過不斷地實(shí)驗(yàn)設(shè)計完善對軟件的使用。3、如果出現(xiàn)仿真錯誤時可能是因?yàn)樵谛r電路中連接的失誤導(dǎo)致的。八、精度分析通過模擬仿真的得出的結(jié)論可以使得該電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的功能。但是存在一定的誤差，應(yīng)該是在555定時器在發(fā)出信號時的誤差。九、收獲體會通過對數(shù)字時鐘課程設(shè)計的設(shè)計和仿真，我覺得自己真的學(xué)到了很多。首先，我對數(shù)字時鐘的結(jié)構(gòu)及原理與了很好的了解，對時、分、秒的設(shè)計以及校時有了一定的了解；其次，我了解了不少器件功能的應(yīng)用，能夠較合理的選用集成電路器件，加深了對數(shù)字電路的認(rèn)識和理解，將所學(xué)的理論知識與實(shí)際運(yùn)用結(jié)合起來；再次，我學(xué)會了操作和使用仿真軟件Multisim以及其他版本的仿真軟件，如EWB等，能夠較好地利用這些軟件進(jìn)行電路的仿真和調(diào)試。更重要的是，這次課程設(shè)計的制作過程中，在不斷地發(fā)現(xiàn)問題和調(diào)試并解決問題的過程中，我學(xué)會了在設(shè)計中獨(dú)立地解決問題，也包括怎樣去查找問題，同時我發(fā)現(xiàn)，只有不斷的嘗試，親手去操作，我們才能真正發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，得到我們想要的結(jié)果。在整個設(shè)計階段，調(diào)試過程我花的時間比較多，其間更換了不少器件。因?yàn)楫?dāng)我們利用Multisim等軟件對設(shè)計的電路進(jìn)行計算機(jī)仿真時，軟件有時會出問題，在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來，所以我只能通過查閱相關(guān)資料，不斷地嘗試，更換器件，耐心、仔細(xì)地分析問題，直到得到最后正確的結(jié)果。通過對本次課程設(shè)計的研究，將“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”等課程的理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來。每次課程設(shè)計是一次難得的鍛煉機(jī)會，讓我們能夠充分利用所學(xué)過的理論知識還有自己的想象的能力，另外還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己處理分析電路，設(shè)計電路的能力。我相信是對我的一個很好的提高。平時在學(xué)習(xí)理論知識的時候，我們應(yīng)該更注重實(shí)踐。這次的課程設(shè)計讓我懂得了它們在實(shí)際中的用途，還有我們身邊的很多數(shù)字鐘電路，這些都是我們自己可以實(shí)現(xiàn)的，以前那些神秘的東西在不斷的學(xué)習(xí)過程中變得不再那么神秘，我相信，以后還有更多的謎底被揭開。通過這次課程設(shè)計，我還更加深了理論知識的學(xué)習(xí)。這次的設(shè)計電路我用到了計數(shù)器、譯碼器等，通過自己分析和設(shè)計更好地運(yùn)用了它們，而且還學(xué)會了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠(yuǎn)比書上說的多很多，可以利用不同的接法設(shè)計出各種各樣不同的電路出來。我不僅更進(jìn)一步的鞏固了以往所學(xué)的知識，而且很好的了解和掌握了原來不知道或掌握不好的知識結(jié)構(gòu)，特別是了解和掌握了很多時鐘專用芯片的功能以及用法，這些芯片的功能和用法都是和人們的實(shí)際生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的，在實(shí)際的研發(fā)過程中都具有很強(qiáng)的代表性。在此次的設(shè)計中，通過對電路性能指標(biāo)的測試與調(diào)試，加強(qiáng)了我在分析和解決設(shè)計故障方面的能力,為以后做設(shè)計打下了基礎(chǔ)。我還懂得理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有書上的理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把理論知識與實(shí)際相結(jié)合，在實(shí)際操作中驗(yàn)證理論的正確性，加強(qiáng)自己對知識的理解，才能加重自己在社會中拼搏的籌碼。所以，我們必須好好掌握這些知識結(jié)構(gòu)，為將來走上工作崗位，解決實(shí)際問題打下良好的基礎(chǔ)。十、參考文獻(xiàn)1、彭介華《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》高等教育出版社2、閻石《數(shù)字