数字电子技术课程设计报告Word文档下载推荐.docx
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(2).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;
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).熟悉集成电路的引脚安排,掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法,了解数字钟的组成及工作原理,熟悉数字钟的设计与制作。
(4).掌握数字钟的设计、调试方法。
3、设计过程
1.方案设计与论证
数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制计数器(其中包括六十进制计数器和二十四进制计数器均由十进制计数器74LS160接成)、动态显示译码器、LED数码管显示环节、555定时器(可以提供一个比较精确的1Hz的时钟脉冲),时间设置环节可以提供时间的初始设置,动态显示译码器提供将BCD代码(即8421码)译成数码显示管所需要的驱动信号,使LED数码管用十进制数字显示出BCD代码所表示的数值。
数字钟电路系统的组成框图:
(1).555定时器的设计
555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路,利用它能极方便地构成施密斯触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
由于使用灵活、方便,所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。
本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。
通过改变相应的电阻电容值可使频率微调,不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。
虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高,由于设计方便,操作简单,成为了设计时的首选,但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较,利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定,通过电压表的测量能很好的观察到这一点,同时在显示上能够更加接进预定的值,受外界环境的干扰较少,一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。
最终我们选择了555定时器作为秒脉冲发生器。
在555定时器的外部接适当的电阻和电容元件构成多谐振荡器,再选择元件参数使其发出标准秒信号。
555定时器的功能主要由上、下两个比较器C1、C2的工作状况决定。
若复位端RD加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电路原处于什么状态,均可使它的输出Q为“0”电平。
只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容元件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。
555是数字钟脉冲产生的核心部分。
为了保证脉冲的准确性与稳定性,R1和R2采用可调电阻,经过不断的调试,R1的阻值大约在15K左右,R2的电阻大约在68K左右,电容C大小为10uF,经过多次调试后可以得到频率为1Hz的秒脉冲,并将其作为整个多功能数字钟的脉冲源,作为计数器计数等功能之用
R1=R2
T=(R1+2R2)Cln2=1
R1=1/(3Cln2)∏=48k∏
(2).计数器的设计
计数器是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络,被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲,它不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑功能,如测量、定时控制、数字运算等等。
首先是由555定时器给秒个位计数器一个1Hz的脉冲,秒信号经秒计数器.分计数器.时计数器之后,分别得到“秒”个位十位,“分”个位十位,以及“时”个位十位输出信号,然后送至显示电路,以便实现用数字显示时.分.秒的要求。
“秒”和“分计数器应为六十进制,二“时”计数器应为二十四进制。
采用十进制计数器74LS160来实现时间计数单元的计数功能。
数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和“12翻1”计数电路实现的。
数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。
当计数器正常计数时,反馈门不起作用,只有当进位脉冲到来时,反馈信号将计数电路清零,实现相应模的循环计数。
以六十进制为例,当计数器从00,01,02,……,59计数时,反馈门不起作用,只有当第60个秒脉冲到来时,反馈信号随即将计数电路清零,实现模为60的循环计数。
六十进制加法计数器。
采用74LS160组成六十进制加法计数器,可利用74LS160异步清零端通过反馈归零来实现。
六十进制加法计数器
1).二十四进制加法计数器。
由两个74LS160和74LS00四2输入与非门组成二十四进制“时”计数器。
二十四进制加法计数器
(3).校时电路的设计
校时电路的作用是:
当数字钟接通电源或者出现误差时,校正时间。
校时是数字钟应具有的基本功能。
一般电子表都具有时、分、秒等校时功能。
为了使电路简单,在此设计中只进行分和小时的校时。
校时有“快校时”和“慢校时”两种,“快校时”是通过开关控制,使计数器对1Hz校时脉冲计数。
“慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲。
图中S1校分用的控制开关,S2(总图)为校时用的控制开关,它们的控制功能如表4所示,校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲,当S1或S2分别为“0”时可以进行“快校时”。
如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供,则可以进行“慢校时”。
四-2输入与非门74LS00
集成逻辑门是数字电路中应用十分广泛最基本的一种器件,为了合理的使用和充分利用其性能,必须对它的主要参数和逻辑功能进行测试。
74LS00与非门的主要参数为:
输出高电平:
指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。
输出低电平:
指与非门的所有输入端均接高电平时的输出电平值。
开门电平:
指与非门输出处于额定低电平时允许输入高电平的最小值。
关门电平:
指与非门输出处于高电平状态时允许输入低电平的最大值。
电压传输特性:
是指门的输出电压随输入电压而变化的曲线,由它可以得到门电路的输出高电平、输出低电平、关门电平和开门电平等。
低电平的输出电源电流;
是指输入所有端都悬空,输出端空载时,电源提供器件的电流。
高电平输出电源电流:
是指输出端空载,每个门各有一个以上的输入端接地,电源提供给器件的电流。
低电平输入电流:
是指被测输入端接地,其余输入端悬空时,由被测输入端流出的电流值。
高电平输入电流:
指被测输入端接高电平,其余输入端接地,流入被测输入端的电流值。
扇出系数:
门电路能驱动同类门的个数,它是衡量门电路负载能力的一个参数,TTL与非门有两种不同性质的负载,即灌电流负载和拉电流负载,因此有两种扇出系数。
即低电平扇出系数和高电平扇出系数。
(4).译码和显示电路的设计
译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。
它的工作是把给定的代码进行“翻译”,变成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。
译码器在数字系统中有广泛的用途,不仅用于代码的转换、终端的数字显示,还用于数字分配,存储器寻址和组合控制信号等。
译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类。
在电路中用的译码器是共阴极译码器74LS248,74LS248输入的8421BCD码ABCD译成七段输出a-g,再由七段数码管显示相应的数。
本设计译码和显示电路由74LS248和七段数码管组成。
六个74LS248和六个七段数码管组成。
七段数码管,随着秒计数脉冲不断的输入和计时的变化,连续的进行时、分、秒计时显示。
四、心得体会及建议
通过此次的数字时钟课程设计,无疑的一点:
我学到了很多。
早在大一的时候我就在问自己我学电路分析究竟拿来干什么,学数字电子技术基础拿来干什么,都埋头苦干在书本上,一点兴趣都没有,一点趣味都没有,以至于花了时间在课本上,却没让自己得到更多的收获。
可这次不一样了,我对专业的兴趣来了,我对专业的热情燃烧了,此次的数字时钟课程设计就是我对专业热情燃烧的导火线。
通过此次的数字时钟课程设计,不仅让我对专业重新了解,也让我在其中学到了很多,从理论学习到实践学习,其理论、实践的完美结合更让我知道了电子信息工程的本质。
通过本次课程设计,我明白了一个道理:
无论做什么事情,都必需养成严谨,认真,善思的工作作风.我这毕业设计由于我采用的是数字电路来实现的,所以电路较复杂,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多种设计方法.
我认为,在这学期的实验中,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在实验结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。
最后在实现多功能数字钟的各相功能,都达到了预期的结果,并且很美观。
没有最好,只有更好。
我相信通过这一次的课程设计之后,我以后会更加努力,用严谨的科学态度去面对一切。
克服困难,战胜自我,超越自我。
五、附录
序号
名称
型号参数
数量
备注
1
同步十进制计数器
74LS160
6片
2
四输入与非门
7413
3片
5
共阴极七段译码器
74LS48
6
LED七段数码管
7SEG-BCD
8
2-四输入与非门
74LS20
2个
9
分频器
CD4060
1个
11
按钮
12
电容
30皮法
0.01微法
13
电阻
20兆欧姆
47千欧
滑动变阻器
2千欧
15
555定时器
16
彩色导线
若干
17
镊子
1把
18
剪刀
六.参考文献
《数字电子技术基础》任俊媛杨玉强刘维学清华大学出版社
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