数字电路课程设计方案数字电子钟.docx
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数字电路课程设计方案数字电子钟
多功能数字时钟设计报告
目录
一、设计任务和要求……………………………………………2
二、设计的方案的选择与论证…………………………………2
（1）总体电路分析…………………………………………2
（2）仿真分析………………………………………………3
（3）仿真说明………………………………………………3
三、电路设计计算与分析………………………………………4
（1）小时计时电路………………………………………4
（2）分钟计时电路………………………………………5
（3）秒钟计时电路………………………………………7
（4）校时选择电路………………………………………8
（5）整点译码电路………………………………………9
（6）脉冲产生电路………………………………………12
四、总结及心得…………………………………………………13
五、附录…………………………………………………………15
（1）元器件明细表……………………………………………15
（2）附图………………………………………………………17
一、
设计任务和要求
实现24小时的时钟显示、校准、整点报时等功能。
具体要求：
（1）显示功能：
具有“时”、“分”、“秒”的数字显示（“时”从0~23，分0~59，秒0~59）。
（2）校时功能：
当刚接通电源或数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式去校时。
（3）整点报时：
当时钟计时到整点时，能进行整点报时。
二、设计的方案的选择与论证
（1）总体电路分析
总体电路设计是将单元电路模块小时计时电路、分钟计时电路、秒计时电路、校时选择电路、整点译码电路、等模块连接在一起，外接输入开关和输出显示数码管构成。
总体结构图如下：
—∣
（2）仿真分析
单击运行按钮，可观测仿真结果。
电路能完成显示计时、校时、整点报时以及闹铃等功能。
计时功能。
当开关S1、S2都处于断开状态时，数字时钟工作于计时状态。
此时，电路中的秒计时电路、分计时电路以及小时计时电路分别对秒脉冲、分脉冲和小时脉冲进行计数。
计数结果经数码管显示计时时间值。
校时功能。
当开关S1瞬时闭合时对小时校准、当S2瞬时闭合时对分校准
整点报时功能。
整点译码电路通过识别整点时间，产生整点报时信号。
当前时间为零点时，会产生整点报时，此时灯泡会亮，
（3）仿真说明。
因版面有限，总设计图并未纳入本设计报告中，而是在此之外通过PROTELL画图，用A3纸另外打印。
这样看图较为清晰。
采用总线方式，使信号线连线简介、美观，电路可持续性强。
三、电路设计计算与分析
（1）小时计时电路。
小时计时电路如下图：
该电路用两片74LS160D构成二十四进制计数器，与非门74LS11N,74LS04N构成译码电路，该译码电路能识别代码“24”，输出信号使～CLR=0，计数器的计数值被置0.所以，整个计数器的技术状态图为00至01至02至…至23至24（暂态）至00至01至…，共有24个稳定状态。
小时计时电路的封装模块如下图：
其引脚功能如表：
引脚
信号流向
信号连接
IO10
输入
接校准电路I09
IO1
输入
接小时计数脉冲
I06
输出
接LED数码管，显示计时时间（小时）高位
I07
输出
I08
输出
I09
输出
I02
输出
接LED数码管，显示计时时间（小时）低位
I03
输出
I04
输出
I05
输出
（2）分钟计时电路。
分钟计时电路如下图：
该电路用两片74LS160N构成六十进制计数器，与非门74LS08D,74LS04N构成译码电路，该译码电路能识别代码59。
整个计数器的计数状态图为00至01至…至58至59至00…,共有60个稳定的状态。
其封装引脚同小时计时电路。
分钟计时电路的封装模块如下图：
分计数器
其引脚功能如下表：
引脚
信号流向
信号连接
IO20
输入
接校准电路I07
IO11
输入
接分钟计数脉冲
IO16
输出
接LED数码管，显示计时时间（分钟）高位
IO17
输出
IO18
输出
IO19
输出
IO12
输出
接LED数码管，显示计时时间（分钟）低位
IO13
输出
IO14
输出
IO15
输出
（3）秒钟计时电路。
秒钟计时电路如下图：
该电路用两片74LS160D构成六十进制计数器，与非门74LS08D,74LS04N构成译码电路，该译码电路能识别代码59。
整个计数器的计数状态图为00至01至…至58至59至00…,共有60个稳定的状态。
其封装引脚同小时计时电路。
秒钟计时电路的封装模块如下图：
其引脚功能如下表：
引脚
信号流向
信号连接
IO10
输出
接校准电路IO09
IO1
输入
接秒钟计数脉冲
IO2
输出
接数码管高位端
I03
输出
I04
输出
IO5
输出
IO6
输出
接数码管地位端
IO7
输出
IO8
输出
IO9
输出
（4）校时选择电路。
校时选择电路如下图：
D多用于表示表面安装的SO器件，N用于表示塑封双列直插
校时选择电路用与非门74LS03N，非门74LS04N和电阻，电容等组成，校时选择电路的封装模块如下图：
其引脚功能如下表：
引脚
信号流向
信号连接
SECSET
输入
校时选择输入，正常工作为高电平
IO1
输入
接秒钟计数脉冲
IO2
输出
接外置开关S1
I03
输出
I04
输出
IO5
输出
04、05接开关S2
IO6
输出
分别接小时电路的IO1、分电路的IO20、分电路的IO11、秒电路的IO10
IO7
输出
IO8
输出
IO9
输出
（5）整点译码电路。
整点译码电路的作用是识别整点时间信号，以实现整点报时的功能。
整点时间信号的特征是零分，零分作为数字量来说，是一个代码，用门电路组成的译码电路可识别一个代码。
整点译码电路如下图：
其封装模块如下图：
其引脚功能功能如表：
引脚
信号流向
信号连接
IO1~IO9
输入
接分钟计时电路模块输出
I010
输入
I011
输入
I012
输入
I013
输入
I014
输入
I015
输入
I016
输入
I017
输出
接整点报时指示灯
（6）脉冲产生电路。
脉冲产生电路如图：
该电路由555定时器构成时钟脉冲产生电路。
由于其相对于MULTSIM软件提供的脉冲产生器件较复杂，故在此并不是用这个秒脉冲电路，而是用所提供器件。
四、总结与心得
时间过的好快，转眼间，为期一周的数字电路课程设计就结束了。
通过这一周的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。
设计，给人以创作的冲动。
但凡涉及设计都是一件良好的事情，因为她能给人以美的幻想，因为她能给人以金般财富，因为她能给人以成就之感，更为现实的是她能给人以成长以及成长所需的营养，而这种营养更是一种福祉，一辈子消受不竭享用不尽。
安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟。
尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。
课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。
课程设计的过程中，由于对理论掌握的不熟练，或者是操作过程中发生失误，都会导致最后结果出不来。
至善至美，是人类永恒的追求。
但是，不从忘却“金无足赤，人无完人”，我们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
对我们电子信息专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。
这也是一次预演和准备毕业设计工作。
通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。
作为整个学习体系的有机组成部分，课程设计虽然安排在两周进行，但并不具有绝对独立的意义。
它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。
运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。
检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。
通过课程设计，我还更加明白了一个真理。
时至今日，课程设计基本告成，才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”，才明晓实践出真知。
因为在教材上，数字钟不过是由计数器和译码显码器组合而成，也便不以为然搭建电路图，结果电路出现诸多问题，譬如短路开路，EWB中引脚悬空即为低电平，现实中引脚悬空呈现大电阻特性即高电平，不为则不知，无为则无知，实践出真知。
课程设计达到了专业学习的预期目的。
在一个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对设计过程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。
五、附录
一、元器件明细表
!
1.74LS160N2.74LS00D
3.电源4.74LS21D
5.7432N6.74LS04D
7.74LS08D8.7408N
9.数码管10.信号灯
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