《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計.doc

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計目錄一、電子秒表31、設(shè)計目的2、設(shè)計要求3、設(shè)計過程及說明4、電原理圖5、設(shè)計調(diào)試過程以及問題解決方法二、24小時制多功能電子鐘設(shè)計與仿真61、設(shè)計目的2、設(shè)計要求3、設(shè)計過程及說明4、綜合電路5、設(shè)計總結(jié)和體會設(shè)計題目1：電子秒表一、設(shè)計目的1).學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器以及計數(shù)、譯碼顯示等基本單元的綜合設(shè)計。2).學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。3).學(xué)習(xí)仿真軟件的使用。二、設(shè)計要求設(shè)計一個電子秒表，電子秒表的計時與實際標(biāo)準(zhǔn)時間一致。三、設(shè)計過程及說明實驗中，應(yīng)按照實驗任務(wù)的次序，將各單元電路逐個進(jìn)行連接和調(diào)試，即分別測試基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器以及計數(shù)器的邏輯功能，待各個單元電路工作正常后，再將有關(guān)電路逐級連接進(jìn)行測試，直到測試電子秒表整個電路的功能。這樣的測試方法有利于檢查和排除故障，保證實驗順利進(jìn)行。1、基本RS觸發(fā)器的測試測試方法參考門電路測試實驗。2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試1). 靜態(tài)測試。用直流數(shù)字電壓表測量A、B、D、F各點電位值。記錄之。2). 動態(tài)測試。輸入端接1KHz連續(xù)脈沖源，用示波器觀察并描繪D和F點波形，如單穩(wěn)輸出脈沖持續(xù)時間太短，難以觀察，可以適當(dāng)加大微分電容C(如改成0.1uF)待測試完畢，再恢復(fù)4700pF。3、時鐘發(fā)生器的測試用示波器觀察E點輸出電壓波形并測量其頻率，調(diào)節(jié)電位器Rw，使輸出矩形波頻率為50Hz。4、計數(shù)器測試1). 計數(shù)器1接成五進(jìn)制形式，R0(1)、R0(2)、S9(1)、S9(2)接0/1開關(guān)，CP2接單次脈沖源，CP1接高電平1，QDQA接譯碼顯示輸入端DCBA，按表1測試其邏輯功能，記錄之。2). 計數(shù)器2以及計數(shù)器3接成8421碼十進(jìn)制形式，同內(nèi)容1進(jìn)行邏輯功能測試，記錄之。3). 將計數(shù)器1，2，3級聯(lián)，進(jìn)行邏輯功能測試。記錄之。5、注：集成異步計數(shù)器74LS9074LS90是異步二五十進(jìn)制計數(shù)器，它既可以作為二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計數(shù)器。74LS90引腳排列如下圖：表1為74LS90的功能表。通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可以借助R0(1)、R0(2)對計數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計數(shù)器置9。其功能詳述如下：(1). 計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計數(shù)器。(2). 計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQA作為輸出端，為異步五進(jìn)制計數(shù)器。(3). 若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QA，QB，QC，QD作為輸出端，則構(gòu)成異步8421十進(jìn)制計數(shù)器。(4). 若將CP1與QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QA，QB，QC，QD作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼加法計數(shù)器。(5). 清零、置9功能1). 異步清零。當(dāng)R0(1)和R0(2)均為1；S9(1)和S9(2)中有0時，實現(xiàn)異步清零功能。四、電原理圖五、設(shè)計調(diào)試過程以及問題解決方法 在老師的指導(dǎo)下明白應(yīng)用軟件Multisim的介紹、安裝以及使用方法，通過閱讀查閱資料找到電子秒表在此軟件中所需要的電子元件，以及各電子元件的性能，按照所示的電原理圖作圖、連接，將完成的所作之圖仔細(xì)與原圖作比較，找到差錯，然后閉合相應(yīng)開關(guān)，進(jìn)行秒速度的校正，（所出現(xiàn)的錯誤：速度過快，和秒表有著極大地不同，按照老師的提示方法，調(diào)高相應(yīng)的電阻元件，使其速度大大下降），并仔細(xì)觀察數(shù)字上升時是夠逐個上升（所出現(xiàn)的錯誤：從2直接跳到了4，有從5回到了3，按照老師所給的電原理圖買一條線仔細(xì)檢查，找到錯出現(xiàn)的錯誤，并及時糾正），然后閉合開關(guān)再測，看到所示數(shù)字?jǐn)?shù)個上升，沒有跳數(shù)現(xiàn)象后，再繼續(xù)使用秒表精確核對時間，使電子秒表與真實秒表所示時間一致時，表示所作秒表測試成功。設(shè)計題目2：24小時制多功能電子鐘設(shè)計與仿真一、設(shè)計目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電子技術(shù)實現(xiàn)時，分，秒計時的裝置，具有較高的準(zhǔn)確性和直觀性等各方面的優(yōu)勢，而得到廣泛的應(yīng)用。此次設(shè)計數(shù)字電子鐘是為了了解數(shù)字鐘的原理，在設(shè)計數(shù)字電子鐘的過程中，用數(shù)字電子技術(shù)的理論和制作實踐相結(jié)合，進(jìn)一步加深數(shù)字電子技術(shù)課程知識的理解和應(yīng)用，同時學(xué)會使用Multisim電子設(shè)計軟件。二、設(shè)計要求1).顯示時，分，秒，用24小時制2).能夠進(jìn)行校時，可以對數(shù)字鐘進(jìn)行調(diào)時間3).能夠正點報時（用555產(chǎn)生斷續(xù)音頻信號）；三、設(shè)計過程和說明 1、數(shù)字電子鐘計時和顯示功能的實現(xiàn)1）采用兩片十進(jìn)制計數(shù)器74LS160N擴(kuò)展連接，設(shè)計60進(jìn)制的計數(shù)器，顯示0到59，在59時采用置數(shù)的方法，將兩片74LS160N同時置數(shù)至0，以循環(huán)顯示0到59。2）24進(jìn)制亦采用兩片十進(jìn)制計數(shù)器74LS160N擴(kuò)展連接，設(shè)計24進(jìn)制的計數(shù)器，顯示0到23，在23時采用置數(shù)的方法，將兩片74LS160N同時置數(shù)至0，以循環(huán)顯示0到233）利用秒鐘的置數(shù)信號（為低電平），取反后作為分鐘各位的使能端（EP和ET）的控制信號，以實現(xiàn)分秒之間的進(jìn)位功能。同理可以實現(xiàn)分時之間的進(jìn)位功能4）顯示功能 采用Multisim里面的DCD_HEX顯示管進(jìn)行時分秒的顯示。將DCD_HEX顯示管的四個針腳對應(yīng)接到74LS160N的四個輸出端2、校對功能的實現(xiàn)在設(shè)計電路圖中的J1和J2開關(guān)。1）J1實現(xiàn)時鐘的小時的調(diào)節(jié)，當(dāng)鼠標(biāo)按下開關(guān)，時鐘的小時位的兩片74LS160N成為獨立的24進(jìn)制的計數(shù)器，而不會受到秒鐘和分鐘的進(jìn)位及置數(shù)的影響。鼠標(biāo)按下J1開關(guān)，時鐘的小時位中的個位的使能控制端（EP和ET）都接高電平（Vcc），成為獨立的24進(jìn)制計數(shù)器，在0到23，循環(huán)顯示，當(dāng)計數(shù)到了想要調(diào)的小時數(shù)，松開J1開關(guān)即可將小時位置到預(yù)想的小時數(shù)。2）J2 實現(xiàn)時鐘的分鐘的調(diào)節(jié)，當(dāng)鼠標(biāo)按下開關(guān)，時鐘的分鐘位的兩片74LS160N成為獨立的60進(jìn)制的計數(shù)器，而不會受到秒鐘的進(jìn)位及置數(shù)的影響。鼠標(biāo)按下J2開關(guān)，時鐘的分鐘位中的個位的使能控制端（EP和ET）都接高電平（Vcc），成為獨立的60進(jìn)制計數(shù)器，在0到60，循環(huán)顯示，當(dāng)計數(shù)到了想要調(diào)的小時數(shù)，松開J2開關(guān)即可將分鐘位置到預(yù)想的分鐘數(shù)。3、整點報時功能的實現(xiàn)（用燈亮表示到整點）1）整點報時的功能電路的設(shè)計用兩個555時基電路，一個接成單穩(wěn)態(tài)電路，另一個接成多諧振蕩電路其中開關(guān)用來產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。原理：當(dāng)開關(guān)斷開時，單穩(wěn)態(tài)電路的555的輸入腳2處于高電平，則單穩(wěn)態(tài)電路的555的輸出腳3是低電平，則使第二片555的4腳低電平，即多諧振蕩電路不工作，燈不亮。當(dāng)開關(guān)瞬間閉合然后斷開，產(chǎn)生一個脈沖，單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個時寬為1.1R（2）C（2）高電平，此時多諧振蕩555的4腳高電平，電路導(dǎo)通，產(chǎn)生多諧振蕩，使得燈亮。當(dāng)單穩(wěn)態(tài)555產(chǎn)生的高電平消失，變?yōu)榈碗娖綍r，燈滅。此處將單穩(wěn)態(tài)電路中R(2)=100K C(2)=1uf 則會產(chǎn)生高電平持續(xù)的時間約為0.11S。多諧振蕩電路中周期T=R（4）+2R（3）C * Ln2 當(dāng)多諧振蕩的周期越快，燈閃的越快，則看到的現(xiàn)象是燈幾乎一直亮著。所以此處選取的R (3)=R(4)=1k, C=1uf .要是想要燈閃的快些可以減少多諧振蕩電路里面的電阻和電容。2）報時電路的使用 只要講上面報時電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的開關(guān)換成是秒鐘和分鐘都為59時，產(chǎn)生的低電平即可，四、綜合電路其中計數(shù)器的脈沖周期可以調(diào)節(jié)成合適的周期，比如換成秒脈沖。圖中是200HZ是因為為了調(diào)試的時候顯示的速度快。從左到右分別為秒，分，時的顯示。五、設(shè)計總結(jié)和體會 此次的電子鐘的設(shè)計，在兩個實驗當(dāng)中是較難的，電原理圖也較難，所以連線較為復(fù)雜、繁瑣，所以很容易出錯，很難達(dá)到所要求的結(jié)論和精度，所以費時費事。 因為電原理圖的線很復(fù)雜，所以連線中出錯，只能在連線中一個部分一個部分的連接，使電原理圖盡可能不要出差錯，如若出現(xiàn)錯誤，分部檢查出錯部件，并改正。使所連電路正確無誤。在整個設(shè)計過程中，自己對數(shù)電理論和實際的應(yīng)用相結(jié)合又有了更深刻的理解，對知識的應(yīng)用有了更深的認(rèn)識，對自己獨立思考，解決問題的能力有一定的提升。整個過程耗費不少時間和精力，但這些都是值得的。7