数字电子技术课程设计报告.docx

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数字电子技术课程设计报告

数字电子技术课程设计报告

题目:

数字电子钟

目录

一、内容摘要及关键词………………………………………………1二、设计内容……………………………………………………………………....2

2.2设计目的…………………………………..………………………………2

2.2.1设计要求………………………………………….…………………….2

2.2.2数字电子钟总体框图.................................................................................3

三、单元电路的设计.....................................................................................4

3.3.1振荡器电路.........................................................................................4

3.3.260进制计数器........................................................................................5

3.3.324进制计数器........................................................................................6

3.3.474LS90功能介绍.............................................................................8

3.3.5元器件清单.......................................................................................8

3.3.6校时电路...........................................................................................9

四、本设计调试及改进.......................................................................10

五、结束语..................................................................................................................11

六、参考文献…………………………………………………………………………12

一、内容摘要及关键词

数字电子钟是一个将‘‘时’’,‘‘分’’,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。

它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。

一个基本的数字电子钟电路主要由秒信号发生器，“时、分、秒”计数器、译码器及显示器组成，由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动等特点。

本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时、分、秒’’的显示和调整。

通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。

具体用到了555振荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。

该电路具有计时功能。

在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真及实验接线并记录结果。

实验证明该设计电路基本能实现设计的功能要求。

关键词:

振荡器、译码显示器、计数器、校时电路、脉冲产生电路

二、设计内容

设计目的：

1.了解计时器主体电路的组成及工作原理。

2.掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法。

3.熟悉集成电路及有关电子元器件的使用方法。

设计要求:

用中小规模集成电路组成数字电子钟，画出电路图，并在面包板上进行组装、调试。

并实现以下功能：

（1）设计一个有“时、分、秒”（23小时59分59秒）显示的数字电子钟。

（2）具有校时、分的功能。

（3）具有开关调节功能，其中S1开关调节小时，S2开关调节分钟，S3复位。

系统原理框图

由振荡器输出稳定的高频脉冲信号作为时间基准，秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器按“24翻1”规律计数，计数器经译码器送到显示器；计数器出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒。

数字钟的结构框图如图所示

三、单元电路设计部分

由图1的系统图知其由振荡器、分频器、计数器、译码器、校正电路组成。

2.1振荡器

3.1.1

秒发生电路---振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精确度决定了计时器的准确度。

一般来说，振荡器的频率越高，计时精度就越高，但耗电量将越大。

所以，在设计电路时要根据需要而设计出最佳电路。

在本设计中，采用的是精度不高的，由集成电路555与RC组成的多谐振荡器。

其具体电路如下图2所示；

接通电源后，电容C1被充电，vC上升，当vC上升到大于2/3VCC时，触发器被复位，放电管T导通，此时v0为低电平，电容C1通过R2和T放电，使vC下降。

当vC下降到小于1/3VCC时，触发器被置位，v0翻转为高电平。

3.3计数器

由图1的方框图可以清楚的看到，显示“时”、“分”、“秒”需要6片中规模计数器；其中“秒”、“分”各为60进制计数，“时”为24进制计数。

在本设计中均用74LS90来实现：

3.3.1六十进制计数器

“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接构成，如图5所示，是采用两片中规模集成电路74LS90串接起来构成的“秒”，“分”计数器。

由图6看出，当“时”个位U6计数器输入端A（14脚）来到第10触发信号时，U6计数器清零，进位端QD向U4“时”十位计数器输入进位信号，当第24个“时”（来自“分”计数器输出的进位信号脉冲到达时U4计数器的状态位“0100”，U6计数器的状态为“0010”，此时“时”个位计数器的QC,和“时”十位计数器的QB输出都为“1”，相与后为“1”。

把它们分别送入U4和U6计数器的清零端R01和R02，通过74LS90N内部的与非后清零，计数器复零，从而完成二十四进制计数。

3.3.2二十进制计数器

“时”计数为24进制的，在本设计中24进制的计数电路也是由两个74LS90组成的二十四进制计数电路，如图6所示。

图6

由图6看出，当“时”个位U6计数器输入端A（14脚）来到第10触发信号时，U6计数器清零，进位端QD向U4“时”十位计数器输入进位信号，当第24个“时”（来自“分”计数器输出的进位信号脉冲到达时U4计数器的状态位“0100”，U6计数器的状态为“0010”，此时“时”个位计数器的QC,和“时”十位计数器的QB输出都为“1”，相与后为“1”。

把它们分别送入U4和U6计数器的清零端R01和R02，通过74LS90N内部的与非后清零，计数器复零，从而完成二十四进制计数。

3.3.474LS90的功能及引脚

74LS90计数器是一种中规模二一五进制计数器，管脚引线如图3.6-1.

74LS90逻辑电路图如图3.6-1所示，它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。

3.3.5元器件清单

1.555集成块1片

2.74LS90集成块3片

3.74LS92集成块2片

4.74LS191集成块1片

5.74LS74集成块1片

6.74LS47集成块4片

7.2．2K电阻1个5.1K电阻1个滑动变阻器1个10u,1u电容各一个

8.数字显示器4个

3.3.6校时电路

数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时接入其中。

即为用COMS与或非门实现的时分校正电路，ln1端与低位的进位信号相连，ln2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1Hz或2Hz信号，输出端则与分或时个位计时输入端相连。

当开关打下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态，当开关打向上时，情况正好与上述相反，校时电路处于校时状态。

当刚接通电源或计时出现误时，都需要对时间进行校正。

校正电路如下图所示

第四节电路的总体设计与调试

由第二节介绍的电路各个部分的子电路构成的各个部分的功能，再由第一节的数字时钟的系统原理框图，可以清楚的知道了总体的电路情况。

下面图8就时本设计的总体电路：

由图8可以看出和清楚的整个数字时钟的总体工作原理和整个工作过程：

由555和RC构成的振荡器产生的1000Hz的高频信号经过由3片74LS90构成的1/1000分频的分频器后得到标准的秒脉冲信号，进入60进制的“秒”计时，“秒”的分位进入60进制的“分”计时，最后，由分的“时”进位进入24进制的“时”计时。

在电路中，还有由门电路和开关构成的校时电路对电路的“时”，“分”进行校时，得到正确的时间。

结束语：

通过本次设计，使我对已学过的电路、数电等电子技术的知识有了更深一步的了解，锻炼和培养了自己利用已学知识来分析和解决实际问题的能力。

对自己以后的学习和工作有很大的帮助。

刚开始做这个设计的时候感觉自己什么都不知道怎么下手，脑子里比较浮躁和零乱。

但通过一段时间的努力，通过重温数电等电子技术的书籍，还有通过查看相关的设计技术以及一些参考文献，再加之在老师的指导和周围同学的帮助下，使我对自己的本设计有了熟练的掌握。

在整个的设计过程中我充满了激情和用心。

记得在电子电工实习的时候，也是用满腔的热情来完成各项实习任务，并在每项实习项目中都达到了优秀的成绩。

所以，我相信自己的实际动手能力，并一向的加强自己在这方面的努力。

在这次的电子技术设计中亦是如此，用自己的双手和满腔的热情来完成各个环节，不断的在图书管查看相关资料和期刊文献，特别在Internt上也收收获了很多新鲜的东西。

这次设计更让我熟悉了一些常用集成逻辑电路和其相应芯片的使用。

虽然，在本设计中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是最基本的；虽然其中可能出现的误差会计较大些，但是是最经济的和实用的，我想在下去的一段时间里，我会将其的实物在一个PLC板实现出来，当然也有可能做成一个成型的数字时钟哦.

最后，我要衷心的感谢老师给了我一次实践的机会，让我更加深刻地了解和认识到了自己的优点和不足，通过这个课程设计我发现了我好多知识都不熟悉甚至有的东西我根本就不知道，这让我感到了要学习的东西还有很多很多。

因此使我更坚定了在以后的学习中要扎实好基础，阔广知识面。

参考文献

（1）唐治德数字电子技术基础北京：

科学出版社2012

（2）阎石．数字电子技术基础（第四版）.北京：

高等教育出版社,2005.

（3）黄智伟.电子电路计算机仿真设计与分析.北京：

电子工业出版社,2006.

（4）吕思忠施齐云.数字电路实验与课程设计.哈尔滨:

哈尔滨工程大学出版社；2001.

（5）毛期俭等；数字电路与逻辑设计实验及应用.北京；人民邮电出版社；2005.