DE课程设计数字钟的设计.docx

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DE课程设计数字钟的设计

HEFEIUNIVERSITY

DE实验课程报告

系　　　别电子信息与电气工程系

班级12级电子信息工程一班

姓　　　名******1205011012

******1205011029

******1205011028

指导老师高先河

完成时间2015.06.21

目录

1设计的目的及任务（3）

1．1课程设计的目的（3）

1．2课程设计的任务与要求（3）

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