数电课程设计报告.docx

数电课程设计报告.docx

《数电课程设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电课程设计报告.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数电课程设计报告

数电课程设计说明书

题目数字电子钟的设计

系（部）

专业（班级）

姓名

学号

指导教师

起止日期

摘要：

这次课程设计采用的课题是数字电子钟的设计。

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式始终相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

因此，此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会设计制作数字钟，并在设计数字钟的过程中进一步了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与实用方法。

关键词：

数字电子钟

1、绪论：

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。

经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。

这次数字电子技术课程设计，老师总共给出了十个课题供我们选择。

之所以选择这个课题，是因为觉得其综合性较其它课题可能要强一些，它其中就包括了计数器的应用。

本次设计主要研究了计数器的进制设置及数字钟电路的搭接方法。

通过这次课程设计，可以了解数字钟的组成和工作原理，掌握简单数字系统设计方法。

设计过程中，通过对课题的研究，可以进一步理解所学的数字电子技术知识，从而达到综合掌握所学进而应用的目的。

数字钟是一个将“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，另外应有校时功能和一些星期、报时、停电查看时间等附加功能。

因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”、“分”、“秒”、“星期”、计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。

但由于时间限制，本次课程设计所完成的是由译码显示器、“时”、“分”、“秒”组成的部分数字钟电路，能实现二十四小时的计时与显示。

其中秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。

将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。

“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到译码显示器译码，通过LED七段显示器显示出来。

由于仿真及实验条件的限制，本次数字钟的仿真输出数据存在一定的不稳定性，但其本质功能是可以实现的。

2、课程设计的主要内容：

08级数字电子技术课程设计任务书

系（部）:

电子与通信工程系专业:

通信指导教师:

龙英、冯璐、陈威兵、高岳民2010-6-15

课题名称

数字电子钟

设计内容及要求

1、课题名称类别：

1.1计数器类；

1.2抢答器类；

1.3交通控制器类；

1.4数字钟类；

1.5密码锁类；

1.6定时器类；

1.7分频、倍频器类；

1.8不同进制转换类；

1.9信号发生器类；

1.10A/D转换类；

课题也可自拟，但需报指导老师批准；

2、设计要求：

2.1必要的参数计算或基本原理说明；

2.2所有课题均需在multisim9软件完成硬件电路设计，并仿真通过；

2.3有相关参数测试数据或波形分析说明。

3、选题要求：

1人1组，组与组间的课题内容不得完全相同；

设计工作量

1、收集设计所采用的电子元器件的资料、PDF文档（封装形式、管脚特性、常规用法等参数）；

2、提交课程设计说明书，包括设计原理图、仿真和调试过程分析、参考文献、设计总结等。

3、课程设计提交资料：

设计原理图（multisim9格式电子文档）、课程设计说明书（按提供模板的内容、格式要求书写）；

进度安排

起止日期（或时间）

设计内容（或预期目标）

备注

2010年6月21日—25日

设计电路并仿真通过（祥见课程设计指导书）

教研室

意见

年月日

系（部）主管领导意见

年月日

3、设计作品名称：

数字电子钟

3.1、电路原理图：

3.1.1、使用的关键器件

74290N：

290为二、五、十进制计数器，共有54/74290和54/74LS290两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下（不同厂家具体值有差别）：

主要电器特性的典型值如下（不同厂家具体值有差别）:

型号

fC

PD

54290/74290

42MHz

145mW

54LS290/74LS290

42MHz

45mW

异步清零端MR1,MR2为高电平时，只要置9端MS1,MS2有一个为低电

平，就可以完成清零功能。

当MS1,MS2均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置9

功能。

当MR1,MR2中有一个以及MS1,MS2中有一个同时为低电平时，在时钟

端/CP0,/CP1脉冲下降沿作用下进行计数操作：

a）十进制计数。

应将/CP1与Q0连接，计数脉冲由/CP0输入。

b）二、五混合进制计数。

应将/CP0与Q1连接，计数脉冲由/CP1输入。

c）二分频、五分频计数。

Q0为二分频输出，Q1~Q3为五分频输出。

引出端符号：

/CP0

二分频时钟输入端（下降沿有效）

/CP1

五分频时钟输入端（下降沿有效）

Q0~Q3

输出端

MR1,MR2

异步复位端

MS1.MS2

异步置9端

外部管腿图：

逻辑图：

功能表：

3.1.2、60进制计数器的电路图

说明：

由两片74290芯片组成，采用异步时序电路控制和反馈清零法，在十位计数到5时，下一个脉冲一到来清零。

3.1.3、24进制计数器的电路图

说明：

由两片74290芯片组成，采用异步时序信号控制和反馈清零法实现24进制计数。

3.1.4、总电路图

说明：

通过24进制计数器和60进制计数器级联而成。

3.2、工作原理、仿真和性能测试与分析：

本次设计的数字电子钟的原理框图如下：

由原理框图知电子钟主要由译码显示电路、计数器、信号发生器三部分组成，其中计数器是设计研究的重点。

其中秒计数器和分计数器都是用两片74290芯片来实现60进制计数，个位采用10进制，十位采用6进制。

个位计数范围为0000~1001循环每当计数到1001（相当于10进制数的9）时，再输入一个计数脉冲则会变为0000，这时十位计数加1，个位计数开始下一个计数循环。

实现原理：

输出端QA、QB、QC、QD要从0101跳变到0000，中间经过一个瞬间状态0110。

这时只须将QB、QC、两端经过一个2输入与门输出到R1、R2端。

同理分计数器的实现原理与秒计数的实现原理一样。

至于时计数器使用的24进制计数，其原理大致相同，输出端QA、QB、QC、QD从0010跳变到0000.，将个位计数芯片的QC端与十位计数芯片的QB端经过一个2输入与门输出到R1、R2端。

秒计数器与分计数器的级联方式是将秒计数器的与门输出端连接到分计数器的个位芯片脉冲输入端。

同理，分计数器与时计数器的级联方式同秒计数器与分计数器的级联方式。

这样，当秒计数器计数到59，再输入一个脉冲，分计数器将计数加1，同时秒计数器归零，秒计数器进入下一个计数循环；当秒计数器计数到59，分计数器计数到59，再输入一个脉冲，时计数器将计数加1，同时分计数器和秒计数器归零，秒计数器和分计数器进入下一个计数循环；当秒计数器计数到59，分计数器计数到59，时计数器计数到23，再输入一个脉冲，全部计数归零，计数进入下一个循环。

译码显示电路：

时、分、秒计数器的个位与十位分别通过每位对应一块显示器，随时显示出时、分、秒的数值。

数字钟电路采用仿真软件Multisim9仿真，仿真效果基本达到预期效果。

从仿真结果来看，电路存在一些不足之处，例如当电路开始运行时，其计数起点不一定是00:

00:

00，有可能是随机的一个计时起点。

4、总结：

一开始，决定做这个课题的时候就觉得它有点复杂，经过一天的时间还是没能找到开始做的出发点，可能是对所学的数字电子技术不是很熟悉的缘故，对亏了同学的指点。

虽然这次课程设计所运用的知识都是之前所学，对电子技术有了一些了解，但那都是一些理论的东西。

通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的东西与实践想结合。

从中对我们学的知识有了更进一步的理解。

为期一周的课程设计是我更进一步地熟悉了计数器这类芯片的结构及掌握了芯片的工作原理和其具体的使用方法。

也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计，老师对我们的要求也没有其他专业的高，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应该注意的问题。

设计本身并不是有很重要的意义，而是对待问题是的态度和处理事情的能力。

在这次实验中遇到了不少的问题针对不同的问题采取不同的解决方法，最终一一解决设计中遇到的问题。

重要的不是设计结果，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。

各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意哪些要点。

同时对普通计数器如何构成N进制计数器有了更深的了解和掌握，对自我的实际操作能力也有了很高的提升。

学贵以致用，通过几天的数字钟设计过程，将从书本上学到的知识应用于实践，学会了初步的电子电路仿真设计,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。

当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。

在当前金融危机大的社会背景下，能够增加自身砝码的不仅仅是一纸文凭证书，更为重要的是毕业生是否能够适应社会大潮流的需要，契合企业的要求即又较硬的动手操作及设计能力。

此次的设计作业不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为自己以后的学习方向的明确了重点。

5、存在的不足及建议：

这次课程设计的时间安排不太合理，理论课早两个星期就结束了，所以在设计过程中，普遍的对理论知识不太熟悉，本来时间就只有一个星期，这给设计增加了一定难度，机房里的电脑不够多，做不到人手一台，很多。

课程设计时间安排太短，虽然我们专业队数电的要求没那么严格，但还是希望学得更深入。

一个星期的课程设计设计的东西一般都是很浅显的东西，因为没有更多的时间去思考研究。

希望能给更多的时间深入课题。

参考文献：

《电子技术基础》数字部分

《Multisim9计算机仿真》

网站及PDF文件