电子技术课程设计报告.docx
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电子技术课程设计报告
电子技术课程设计报告
——数字钟设计
学院：
机电与汽车工程学院
专业：
机械电子工程
班级：
机电子1102班
学号：
姓名：
指导老师：
宋老师
2013年6月30日
一、摘要………………………………………………………………2
二、课程设计要求…………………………………………………2
三、概述………………………………………………………………2
四、单元电路设计…………………………………………………3
1、计数电路设计……………………………………………………3
六十进制电路……………………………………………………4
二十四进制电路…………………………………………………4
2、石英振荡电路……………………………………………………5
3、分频电路…………………………………………………………6
4、校时电路…………………………………………………………7
5、译码显示电路……………………………………………………7
6、时钟电路（包括校时电路）……………………………………9
7、报时电路…………………………………………………………10
五、总体电路图…………………………………………………………11
六、系统综述……………………………………………………………12
七、心得体会……………………………………………………………12
一、摘要
数字电子钟在我们日常生活中随处可见，比如我们手上戴的子表，我们在某些公共场合见到的数字显示的钟，是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械时钟相比，它一般具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，所以在我们生活中得到了广泛的应用。
本课程设计是通过数字电路来构成的，包括时序逻辑电路和组合逻辑电路，主要由74LS290（异步二-五-十进制计数器）芯片、JK触发器、与非门、数码管等构成。
二、课程设计要求
1．设计指标
（1）时间以24小时为一个周期；
（2）显示时、分、秒；
（3）有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；
（4）计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；
（5）为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
2．设计要求
（1）画出电路原理图（或仿真电路图）；
（2）元器件及参数选择；
（3）电路仿真与调试；
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、概述
数字电路主要数字电子钟组成一般由振荡器、分频器、计数器、译码器及显示器等几部分组成。
石英振荡器产生的时标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成秒脉冲，秒脉冲送入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数器电路实现，“分“的显示电路与“秒”相同。
“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数器电路实现。
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0进行七段显示译码器译码，通过六位七段译码显示器显示出来。
整点报时电路根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。
校时电路时用来对“时”、“分”显示数字进行校对调整的。
总体结构图如下：
四、单元电路设计
1、计数电路的设计
（1）72LS290异步二-五-十计数器介绍
1）只输入计数脉冲CP0时，由Q0输出，为二进计数器
2）只输入计数脉冲CP1时，由Q1、Q2、Q3输出，为五进制计数器。
3）将Q0端与CP1端连接，输入计数脉冲CP0。
可得到为8421码异步十进制计数器
4）功能表如下：
（2）六十进制电路设计
六十进制计数器由2位组成，个位为十进制，十位为六进制，电路连接如图所示。
个位的最高位Q3连接到十位的CP0端。
个位十进制计数器经过是个脉冲循环一次，每当第十个脉冲来到时，Q3由1变为0，相当于下降沿，使十位六进制计数器计数。
个位计数器经过第一次十个脉冲，十位计数器计数为0001；经过二十个脉冲时，十位计数器计数为0010；以此类推，经过六十个脉冲时，十位计数为0110。
接着，立即清零，个位和十位计数器都恢复为0000，数码管不能立即显示，立即显示为0，不会显示60。
如此循环便构成了六十进制计数器。
（3）二十四进制电路设计
二十四进制计数器由2位组成，个位为十进制，十位为六进制，电路连接如图所示。
个位的最高位Q3连接到十位的CP0端。
个位十进制计数器经过是个脉冲循环一次，每当第十个脉冲来到时，Q3由1变为0，相当于下降沿，使十位六进制计数器计数。
个位计数器经过第一次十个脉冲，十位计数器计数为0001；经过二十个脉冲时，十位计数器计数为0010；以此类推，经过二十四个脉冲时，个位计数为0100十位计数为0010。
接着，再来一个脉冲就立即清零，个位和十位计数器都恢复为0000，数码管来不及显示，显示为0，不会显示24。
如此循环，便是二十四进制计数器。
2、石英振荡电路
3、分频电路
分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768（2^15）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。
由于每接入一个JK触发器，频率变为前一个的1/2,故接入15个JK触发器便可以把32768Hz的方波分成1Hz的方波，而校时电路需要2Hz的方波，故经过16384（2^14）次分频后的方波信号变能满足校时电路的要求。
电路图如下：
4、校时电路
1）74LS00介绍
"74LS00"与非门集成块管脚及功能如下:
真值表:
1A
1B
1Y
2A
2B
2Y
3A
3B
3Y
4A
4B
4Y
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
功能简介:
74LS00是一个由四"与非门"构成的集成块,一个与非门电路中为两个输入端和一个输出端;其特点是有"0"出1,同"1"出0．即输入为低电平,则输出显高电平;输入全为高电平,则输出显低电平．
（2）校时电路
接到分十位
接到秒十位
当数字电子钟走时出现误差时，需要校正时间。
校时电路实现对“时”、“分”的校准。
在电路中设有正常计时和校对位置。
对校时电路的要求是，在小时校正中不影响分钟和秒的正常计数，在分钟校正中不影响小时和秒的计数。
主要由与非门构成，构成“或”的关系，故接成了如下形式
5、译码显示电路
1、共阴极译码显示电路
⑴.74LS248的功能：
74LS248是4线—七段译码/驱动器，集电极开路输出，以高电平“1”驱动，用于共阴极显示器。
74LS248部接有2K上拉电阻，在连接LED数码管时无需外接电阻。
其中端为试灯输入端，用于检查七段显示器各字段是否能正常发光，当时，显示器应该显示出“8”字形，借此判断各段工作是否正常。
端为灭灯输入/动态灭零输出端，灭灯输入端的功能与恰好相反，在=0时可以使七段显示器各字段均熄灭；动态灭零输出端与公用一个端子，它的作用是使小数点两边的数字即使是零也显示出来，以便看到小数点的位置和检查无信号输入时显示器有无故障。
端为动态灭零输入端，它的作用是使显示器按照人们需要将所显示的零予以熄灭，而在显示1……9时则不受影响。
正常使用时=1。
74LS248管脚图：
功能表：
输入
输出
数字显示
BI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
0
x
x
x
x
0
0
0
0
0
0
0
消稳
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
9
⑵.原理：
共阴极译码显示电路由七段译码器/驱动器74LS248和共阴极七段LED数码构成。
其原理图见图。
故连接起来的译码电路如下：
6、时钟电路（包括校时电路）
由于74LS290计数器是下降沿翻转，故满六十秒时向前进一，让分计时故进位接在秒十位的QC上，当秒十位为0100时变为高电平，当计满六十秒时，秒十位清零变为0000，分个位进位端变为低电平，此时分计一次数，“分”到“时”，也是同样的进位连接方法。
故电路图如下：
7、报时电路
报时的要求是在整点前五秒开始计时，故在59分55秒时开始报时，主要通过与非门和具有寄存数码特点的JK触发器（这里用的是上升沿翻转的）构成，当分十位为0101、分个位为1001、秒十位为0101、秒个位为0101时开始报时，故通过与非门接入分十位的Q2、Q0；分个位的Q3、Q0；秒十位的Q2、Q0；秒个位的Q2、Q0；通过多个与非门连接，让这些输出数全为1时，与最后一个与非门才输出1，让JK触发器置1，此时蜂鸣器响起，当整点时停止报时，接出分个位的全部输出端，当输出全为0时最后一个与非门输出为1时让JK触发器清零，此时JK触发器清零，蜂鸣器停止响。
其电路图如下：
五、总体电路图：
六、系统综述
通过石英振荡分频后得到的脉冲，在Multisim里面绘制出电路图进行仿真所得到的结果基本满足课程设计的要求，能够实现时分秒的显示，能够实现在整点前五秒报时，能够实现校准时钟，总的来说满足设计要求。
七、心得体会
这次课程设计是对这学期数字逻辑课程所学容的一次综合练习，从中不仅强化了我对教材中知识的理解和掌握。
而且也拓展了我在数字电子技术方面的知识，和对自己所学专业的认识。
课程设计更是一个把所学知识应用于实践的过程，它对我动手能力的提高不言而喻。
同时我从这次课设中知道：
知识不仅仅是写在书本上的文字和死板的理论，它更是指导我们实践的工具。
一些比较简单的逻辑器件，经过一定的理论知识分析，将它们组合在一起就构成了我们生活中普遍应用，几乎必不可少的电子时钟。
完成课程设计的任务以后，看到自己的成果感到很有成就感，从而加强了自己对本课程的兴趣，更加有利于对本课程方面知识的进一步拓展性学习。
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