DE课程设计数字钟的设计Word文档格式.docx
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2电路设计总方案及原理框图(3)
2.1数字电子钟基本原理(3)
2.2原理框图(4)
3.单元电路设计及元件选择………………………………………………(4)
3.1六十进制计数器(4)
3.2二十四进制计数器(5)
3.3显示屏(6)
3.4校时电路(6)
3.5报时电路…………………………………………………………………………(7)
4电路仿真(8)
4.1Multisim(8)
4.2数字钟总电路图(8)
4.3仿真电路测试结果………………………………………………………………(9)
5电路实验结果(10)
6收获与体会(10)
参考文献…………………………………………………………(11)
1设计的目的及任务
1.1课程设计的目的
1掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法;
2进一步巩固所学的理论知识,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;
3提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力;
4培养书写综合实验报告的能力。
1.2设计任务和要求
1.2.1设计要求
1.显示时,分,秒。
2.采用二十四小时制或者十二小时制。
3.具有校时功能。
可以对小时和分单独校时,对分校时的时候,停止分向小时进位。
校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。
4.具有正点报时功能,正点前10秒开始,蜂鸣器一秒响一秒停地响五次。
5.为了保证计时准确,稳定,由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。
1.2.2方案论证,确定总体电路原理方框图。
1.2.3单元电路设计,元器件选择。
1.2.4仿真调试及测量结果
1.2.2内容要求
①设计指标。
②画出设计的原理框图,并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。
③列出元器件清单,并画出管脚分配图和芯片引脚图。
④画出各功能模块的电路图,加上原理说明(如2、5进制到10进制转换,10进制到6进制转换的原理,个位到十位的进位信号选择和变换等)。
⑥画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画,关键的连接应单独画出,计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法,但集成块的引脚须按实际位置画,并注明名称)。
⑦数字钟的运行结果和使用说明。
⑧设计总结:
设计过程中遇到的问题及解决办法;
设计过程中的心得体会;
对课程设计的内容、方式等提出建议。
2电路设计总方案及原理框图
1.数字电子钟基本原理
数字电子钟的逻辑框图如图3-4所示。
它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。
555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲,秒脉冲送入计数器,计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。
2.原理框图
2—1
3单元电路设计及元器件选择
(一)计数器
秒脉冲信号经过6级计数器,分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。
“秒”“分”计数器为六十进制,小时为二十四进制。
3.1六十进制计数
由分频器来的秒脉冲信号,首先送到“秒”计数器进行累加计数,秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加,并达到60秒时产生一个进位信号,所以,选用两片74LS48N组成六十进制计数器,来实现六十进制计数。
其中,“秒”十位是六进制,“秒”个位是十进制。
如图3-1所示。
3-1(60进制计数构造)
3.2二十四进制计数
“12翻1”小时计数器是按照“01——02——03——……——22——23——00——01——02——……”规律计数的,这与日常生活中的计时规律相同。
在此实验中,它是由两片74LS48N构造成的二十四计数器,利用异步清零端实现起从23——00的翻转,其中“24”为过渡状态不显示。
其中,“时”十位是3进制,“时”个位是十进制。
如图3-2所示.
3-2(24进制计数构造)
3.3显示器
本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字,显示器有两种:
共阳极显示器或共阴极显示器。
如图3-3
图3-3
3.4校时电路
当数字钟走时出现误差时,需要校正时间。
校时电路实现对“时”“分”“秒”的校准。
在电路中设有正常计时和校对位置。
本实验实现“时”“分”的校对。
对校时的要求是,在小时校正时不影响分和秒的正常计数;
在分校正时不影响秒和小时的正常计数。
通过A来调节小时。
用D键来调节分。
如图3-4
3.5整点报时电路
数字钟整点报时是最基本的功能之一。
实验要求的是在离整点差10秒时,每隔一秒鸣叫一次,每次持续时间为一秒,共响5次,前4次为低音500Hz,最后一声为高音1000Hz。
整点报时电路如图3-5所示。
3-5所示(图中报警器用指示灯来表示)
4仿真及仿真结果
4.1Multisim
仿真是通过Multisim软件进行的。
仿真电路测试过程:
是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
4.2数字钟总电路图
数字钟总电路见图4-1
图4-1
4.3仿真电路测试结果
在仿真软件上进行仿真.时钟进行走动.效果见图4-2
图4-2
5实验结论
通过运用数字集成电路设计的24小时制的数字电子时钟,经过试验,成功实现了一下基本功能:
1.能准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间。
2.能实现整点报时的功能,
3.能定时控制,且能惊醒校正时间(通过开关A,D调时、分)。
6收获与体会:
6.1收获体会
验过程中我们遇到很多难题,也有不少感触。
总结如下:
准备越充分,实验越顺利。
古人云,磨刀不误砍柴工。
前期的知识储备、文献储备、材料准备、方法准备可以避免手忙脚乱,一步一个脚印,就不必“从头再来”。
最不能容忍的是在开始的几步偷懒,造成后面总有一些无法排除的障碍,还得推到重来。
交流是最好的老师。
做实验遇到困难是家常便饭。
我们的第一反应是什么?
反复尝试?
放弃?
看书?
这些做法都有道理,但首先应该想到的是交流。
对有身份的人,私下的请教体现对他的尊重;
对同年资的人,公开的讨论可以使大家畅所欲言,而且出言谨慎。
千万不能闭门造车。
一个实验折腾半年,后来别人告诉你那是死路,岂不冤大头?
一半时间做实验,一半时间看文献。
千万不能把时间全部消耗在实验台上。
看文献、看书、看别人的操作、听别人的经验、研究别人的思路,边做边思考。
要学会比较,不要盲从。
否则,会被一些小小的问题困扰许久。
团队协作很重要,共同进步。
团队工作需要成员在一起不断地讨论,如果一个人固执己见,无法听取他人的意见,或无法和他人达成一致,团队的工作就无法进行下去。
团队的效率在于配合的默契,如果达不成这种默契,团队合作就不可能成功。
为此,对待团队中其他成员时一定要抱着宽容的心态,讨论问题的时候对事不对人,即使他人犯了错误,也要本着大家共同进步的目的去帮对方改正,而不是一味斥责。
同时也要经常检查自己的缺点,如果意识到了自己的缺点,不妨将它坦诚地讲出来,承认自己的缺点,让大家共同帮助你改进,这是最有效的方法。
本次实验中,在团队的共同努力和同学们的帮助下,通过查询资料和结合平时学到的知识,我们成功的仿真出了数字钟,这是对我们分析和解决问题的能力的一次有效检验,增强了我们的理论结合实践的能力,动手实验能力以及团队协作能力。
6.2设计中的不足与误差
电路有些许复杂,报时器工作不正常.刚开始秒钟走时过快.通过对振荡器中电阻的调节让时钟走的更加准确,从来达到计时目的
报时电路工作不正常,到达正点时无法进行报时,通过改正电路修理。
参考文献
江晓安,董秀峰《数字电子技术》西安电子科技大学出版社
互联网相关文献