《《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作1.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作1.doc（25頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電信09XX班 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作 初始條件：利用集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)碼管、脈沖發(fā)生器和必要的門(mén)電路等數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)）要求完成的主要任務(wù): 技術(shù)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：00。具有60進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24 進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)。有譯碼、七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。設(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，具有
2、校時(shí)單元、鬧鐘單元和整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電 路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。時(shí)間安排：1、 2011 年 6 月 2728 日，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2、 2011 年 6 月 2829 日， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3、 2011 年 6 月 307月1 日， 電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。4、 2011 年 7 月 2 日上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。參考文獻(xiàn)：1）數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)伍時(shí)和主編，清華大學(xué)出版社，2009.042）數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)呂思忠 施齊云，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001.093）電子技術(shù)基
3、礎(chǔ)（數(shù)字部分）康華光，高等教育出版社，2006.01指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄1 緒論11.1 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求11.2 設(shè)計(jì)目的及意義12 Multisim軟件介紹22.1 Multisim概述22.2 Multisim 10功能簡(jiǎn)介22.3 Multisim 10操作步驟43 數(shù)字鐘基本原理與方案設(shè)計(jì)53.1 設(shè)計(jì)方案原理構(gòu)思53.1.1 設(shè)計(jì)主要原理53.1.2 設(shè)計(jì)電路原理框圖53.2 多功能數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)電路圖63.3 各模塊電路分析73.3.1 1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器73.3.2 譯碼顯示電路73.3.3 計(jì)數(shù)器電路93.3.4 校時(shí)
4、電路103.3.5 鬧鐘電路113.3.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路124 仿真調(diào)試134.1 總體仿真圖134.2 各個(gè)功能仿真調(diào)試144.2.1 校時(shí)電路仿真調(diào)試144.2.2 鬧鐘電路仿真調(diào)試144.2.3 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路仿真調(diào)試165 結(jié)果分析與總結(jié)175.1 分析總結(jié)175.2 遇到問(wèn)題及解決方法176 心得體會(huì)187 元件清單198 參考文獻(xiàn)209 附表211 緒論1.1 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：00。具有60進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24 進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)。有譯碼、七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、
5、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。設(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，具有校時(shí)單元、鬧鐘單元和整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電 路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。1.2 設(shè)計(jì)目的及意義1）培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科 學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。2）鍛煉學(xué)生自學(xué)軟件的能力及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3）通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料、標(biāo)準(zhǔn) 與規(guī)范的運(yùn)用和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的能力得到訓(xùn)練和提高。4）鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專(zhuān)業(yè)技能。5）為今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)打
6、好基礎(chǔ)基本要求。2 Multisim軟件介紹2.1 Multisim概述Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕
7、獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。2.2 Multisim 10功能簡(jiǎn)介1、NI Multisim 10是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI,National Instruments）推出的目前Multisim中運(yùn)用最廣泛版本。2、目前美國(guó)NI公司的EWB的包含有電路仿真設(shè)計(jì)的模塊Multisim、PCB設(shè)計(jì)軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設(shè)計(jì)模塊Commsim 4個(gè)部分，能完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過(guò)程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分相互獨(dú)立，可以分別使用。Multisim、Ultibo
8、ard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分有增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)版（Power Professional）、專(zhuān)業(yè)版（Professional）、個(gè)人版（Personal）、教育版（Education）、學(xué)生版（Student）和演示版（Demo）等多個(gè)版本，各版本的功能和價(jià)格有著明顯的差異。3、NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。 4、NI Multisim 10的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的
9、元器件庫(kù)，而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。5、NI Multisim 10的虛擬測(cè)試儀器儀表種類(lèi)齊全，有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。6、NI Multisim 10具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、 時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電
10、路的性能。7、NI Multisim 10可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。8、NI Multisim 10有豐富的Help功能，其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解說(shuō)，Help中這種元器件功能解說(shuō)有利于使用EWB進(jìn)行CAI教學(xué)。另外，NI Multisim1
11、0還提供了與國(guó)內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Protel及電路仿真軟件PSpice之間的文件接口，也能通過(guò)Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版。支持VHDL和Verilog HDL語(yǔ)言的電路仿真與設(shè)計(jì)。9、利用NI Multisim 10可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表齊全，可以完成各種類(lèi)型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；可方便地對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析；可直接打印輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需
12、元器件的種類(lèi)和數(shù)量不受限制，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。10、NI Multisim 10易學(xué)易用，便于電子信息、通信工程、自動(dòng)化、電氣控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生自學(xué)、便于開(kāi)展綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的能力。2.3 Multisim 10操作步驟1）啟動(dòng)操作雙擊圖標(biāo)，啟動(dòng)Multisim 10，出現(xiàn)窗口界面。選擇文件/新建/原理圖，即彈出空白的主設(shè)計(jì)窗口。2）添加元件打開(kāi)元件庫(kù)工具欄，單擊需要的元件圖標(biāo)按鈕，然后在主設(shè)計(jì)電路窗口中適當(dāng)?shù)奈恢?，再次單擊鼠?biāo)左鍵，所需要的元件即可出現(xiàn)在該位置上。雙擊此元件，會(huì)出現(xiàn)該元件的對(duì)話框，可以設(shè)
13、置元件的標(biāo)簽、編號(hào)、數(shù)值和模型參數(shù)。3） 元件的移動(dòng)選中元件，直接用鼠標(biāo)拖拽要移動(dòng)的元件。4）元件的復(fù)制、刪除與旋轉(zhuǎn)選中元件，用相應(yīng)的菜單、工具欄或單擊鼠標(biāo)右鍵彈出快捷菜單，進(jìn)行需要的操作。5）放置電源和接地元件選擇“放置信號(hào)源按鈕”彈出對(duì)話框，可選擇電源和接地元件。6）導(dǎo)線的操作連接。鼠標(biāo)指向某元件的端點(diǎn)，出現(xiàn)小圓點(diǎn)后按下鼠標(biāo)左鍵拖拽到另一個(gè)元件的端點(diǎn)，出現(xiàn)小圓點(diǎn)后松開(kāi)左鍵。刪除。選定該導(dǎo)線，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊“delete”。7）實(shí)時(shí)仿真左上角菜單欄下方是仿真開(kāi)關(guān)，連接好電路后用鼠標(biāo)左鍵單擊仿真開(kāi)關(guān)，就開(kāi)始實(shí)時(shí)仿真。3 數(shù)字鐘基本原理與方案設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)方案原理構(gòu)思3.
14、1.1 設(shè)計(jì)主要原理該設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成:震蕩器、分頻器、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、BCD-七段顯示譯碼/驅(qū)動(dòng)器、LED七段顯示數(shù)碼管、時(shí)間校準(zhǔn)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路還有鬧鐘電路。數(shù)字鐘數(shù)字顯示部分，采用譯碼與二極管串聯(lián)電路，將譯碼器、七段數(shù)碼管連接起來(lái)，組成十進(jìn)制數(shù)碼顯示電路，即時(shí)鐘顯示。要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，七段的數(shù)碼管需要譯碼器才能正常顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在在仿真軟件中發(fā)生信號(hào)可以用函數(shù)發(fā)生器仿真，頻率可以隨意調(diào)整。60進(jìn)制可能由10進(jìn)制和6進(jìn)制的計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成，頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來(lái)提供，也可以由555定時(shí)來(lái)產(chǎn)生脈沖并
15、分頻為1Hz。計(jì)數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送倒顯示器顯示。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí),可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路利用邏輯門(mén)，使當(dāng)各譯碼器輸出滿足整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器導(dǎo)通。鬧鐘電路通過(guò)比較器比較當(dāng)前時(shí)間與設(shè)計(jì)的鬧鐘時(shí)間，相等時(shí)同樣蜂鳴器導(dǎo)通。3.1.2 設(shè)計(jì)電路原理框圖3.2 多功能數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)電路圖3.3 各模塊電路分析3.3.1 1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器振蕩器可由晶振組成，也可以由555與RC組成的多諧振蕩器。由555定時(shí)器得到1kHz的脈沖，功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)和提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)。多諧振蕩器也稱(chēng)無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)無(wú)需外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩
16、）。用555集成電路實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻R1、R2和電容C，并外接+5V的直流電源。脈沖頻率為：下圖為標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器電路圖：3.3.2 譯碼顯示電路數(shù)字鐘的譯碼顯示電路由譯碼器4511BP和共陰極LED七段顯示數(shù)碼管組成,為避免譯碼器輸出的電壓過(guò)高，在譯碼器的輸出和數(shù)碼管的輸入之間串聯(lián)一個(gè)100的電阻。譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。4511BP是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電
17、流。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。下面是4511BP的邏輯功能表：要使譯碼器能正常工作，LT和BI腳要接高電平，EL要接低電平，譯碼器的輸入接計(jì)數(shù)器的輸出端，而譯碼器的輸出端則接對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的輸入端。在數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)中，一共需要6塊譯碼顯示器，分別是小時(shí)顯示的2塊，分鐘顯示的2塊，秒鐘顯示的2塊，它們?cè)谠O(shè)置上基本相同，只不過(guò)譯碼器的輸入接不同的計(jì)數(shù)器。由計(jì)數(shù)器得到的4位二進(jìn)制碼的必須通過(guò)譯碼后轉(zhuǎn)為人們習(xí)慣的數(shù)字顯示，如12：54：30的二進(jìn)制碼為0001 0010：0101 0100：0011 0000。譯碼之后再驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒。下圖為其中一塊譯碼顯示電路的連接圖：3.3.3 計(jì)數(shù)器
18、電路在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都是一樣的，都是由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成的。在此次電路的設(shè)計(jì)中采用的是統(tǒng)一的器件74LS161N的反饋置數(shù)法來(lái)實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)制功能，根據(jù)74LS161的結(jié)構(gòu)把輸出端的0101（十進(jìn)制為5）用一個(gè)與非門(mén)74LS00引到Load端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。同樣，在輸出端的1001（十進(jìn)制為9）用一個(gè)與非門(mén)74LS00引到Load端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了十進(jìn)制計(jì)數(shù)。在分和秒的進(jìn)位時(shí)，用秒計(jì)數(shù)器的Load端接分計(jì)數(shù)器的CLK控制時(shí)鐘脈沖，脈沖在上升沿來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。時(shí)計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器串接并通過(guò)反饋接成二十四制計(jì)數(shù)器。
19、下圖為分和秒的計(jì)數(shù)器電路：下圖為時(shí)的計(jì)數(shù)器電路：3.3.4 校時(shí)電路時(shí)鐘出現(xiàn)誤差時(shí)，需校準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能。對(duì)校時(shí)電路的要求是，在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。校時(shí)方式有快校時(shí)和慢校時(shí)兩種，快校時(shí)是，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。慢校時(shí)是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖下圖所示為校時(shí)電路和校分電路。其中S1是校分用的控制開(kāi)關(guān)，S2為校時(shí)用的控制開(kāi)關(guān)，它們的控制功能下表所示。校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為0時(shí)可進(jìn)行快校時(shí)。如果校時(shí)脈沖由單脈沖產(chǎn)生器提供，則可以
20、進(jìn)行慢校時(shí)。Multisim仿真軟件校時(shí)的具體設(shè)計(jì)方法是：用一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)切換計(jì)數(shù)功能與校時(shí)功能，另一端接計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端，開(kāi)關(guān)置于函數(shù)發(fā)生器這一端便可以校時(shí)，置于計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端便是計(jì)時(shí)。下圖為校時(shí)電路部分電路圖：3.3.5 鬧鐘電路在指定的時(shí)刻發(fā)出信號(hào)，或驅(qū)動(dòng)音響電路“鬧時(shí)”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開(kāi)“控制”。不管時(shí)鬧時(shí)還是控制，都要求時(shí)間準(zhǔn)確，即信號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間必須滿足規(guī)定的要求。在本數(shù)字鐘設(shè)計(jì)中，選用了四片74LS85三位比較器實(shí)現(xiàn)。下表是74LS85的邏輯功能表：74LS85比較器的一對(duì)輸入接小時(shí)和分鐘時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出，另外一對(duì)接四位撥碼開(kāi)關(guān)，當(dāng)小時(shí)和分鐘計(jì)數(shù)器的輸出與
21、撥碼開(kāi)關(guān)的值完全相等時(shí)，四片比較器輸出都為高電平，經(jīng)四位與非門(mén)后輸出到蜂鳴器，在一分鐘內(nèi)蜂鳴器導(dǎo)通，例如，撥碼開(kāi)關(guān)依次為0000,0111,0011,1001,此時(shí)表示為7點(diǎn)59分，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出也為7點(diǎn)59分時(shí)，OAEQB輸出都為高電平。右圖是鬧鐘電路圖：3.3.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能要求是，每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響。當(dāng)時(shí)鐘還有十秒到整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始響，持續(xù)時(shí)間為十秒。此電路是通過(guò)五個(gè)與門(mén)和一個(gè)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每當(dāng)分鐘的十位為5，個(gè)位為9，并且秒鐘的十位為5時(shí)，蜂鳴器接高電平，開(kāi)始工作，直到到達(dá)整點(diǎn)停止。下圖為整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖：4 仿真調(diào)試4.1 總體仿真圖開(kāi)始仿真后，秒鐘部
22、分開(kāi)始以1s為周期開(kāi)始遞增，并能向分鐘和時(shí)鐘部分進(jìn)位，完成數(shù)字鐘的基本功能。4.2 各個(gè)功能仿真調(diào)試4.2.1 校時(shí)電路仿真調(diào)試當(dāng)數(shù)字鐘時(shí)間不準(zhǔn)確時(shí)，則需要手動(dòng)調(diào)整時(shí)間。如下圖所示，單刀雙擲開(kāi)關(guān)J2、J1分別對(duì)應(yīng)著時(shí)鐘與分鐘部分。當(dāng)開(kāi)關(guān)擲向上方時(shí)，數(shù)字鐘正常工作；當(dāng)J1擲向下方時(shí)，則分鐘部分開(kāi)始以1s為周期開(kāi)始遞增，當(dāng)J2擲向下方時(shí)，時(shí)鐘部分則開(kāi)始以1s為周期開(kāi)始遞增。秒鐘部分則由J7控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)秒鐘以1s為周期遞增；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，秒鐘則停止走動(dòng)。調(diào)整時(shí)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)調(diào)整到正確時(shí)間后將開(kāi)關(guān)撥回即可。4.2.2 鬧鐘電路仿真調(diào)試將撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)至如圖狀態(tài)，即將鬧鐘定為16：25，則開(kāi)始仿真。當(dāng)數(shù)
23、字鐘還未運(yùn)行到16：25時(shí)，探針不亮，即鬧鐘不會(huì)響起，狀態(tài)如下圖所示：當(dāng)時(shí)鐘與分鐘到達(dá)16：25時(shí)，在此一分鐘內(nèi)，探針亮，即鬧鐘響，過(guò)了此時(shí)間后，鬧鐘停。鬧鐘響時(shí)的電路仿真如下圖所示：4.2.3 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路仿真調(diào)試當(dāng)數(shù)字鐘離整點(diǎn)還差10秒以上時(shí)間時(shí)，探針不亮，蜂鳴器無(wú)反應(yīng)，狀態(tài)如下圖所示：當(dāng)數(shù)字鐘離整點(diǎn)差10秒時(shí)，探針亮起，蜂鳴器響，如此持續(xù)10秒，過(guò)了整點(diǎn)后停止。整點(diǎn)報(bào)時(shí)的電路仿真如下圖所示：5 結(jié)果分析與總結(jié)5.1 分析總結(jié)1） 數(shù)字鐘計(jì)數(shù)功能測(cè)試：接通電源，在秒脈沖的作用下，電路開(kāi)始計(jì)數(shù)，且時(shí)、分、秒 分別為24、60、60進(jìn)制。計(jì)數(shù)功能符合設(shè)計(jì)要求。2） 校時(shí)功能測(cè)試：在顯示時(shí)鐘時(shí)間
24、時(shí)，按動(dòng)時(shí)鐘調(diào)時(shí)、時(shí)鐘調(diào)分按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，時(shí)、分均 可以調(diào)節(jié)，且不按動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)電路能正常工作，校時(shí)功能符合設(shè)計(jì)要求。3） 鬧鐘功能測(cè)試：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)定時(shí)的時(shí)和分，當(dāng)時(shí)鐘到達(dá)定時(shí)時(shí)刻時(shí)，蜂鳴器響 起，探針發(fā)亮，鬧鐘時(shí)間為1分鐘。鬧鐘功能符合設(shè)計(jì)要求。4） 整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能測(cè)試：在每一個(gè)小時(shí)時(shí)刻，當(dāng)時(shí)鐘到達(dá)59分50秒時(shí)，電路發(fā)出整點(diǎn)報(bào) 時(shí)信號(hào)，持續(xù)10秒鐘后，報(bào)時(shí)停止。整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能符合設(shè)計(jì)要求。5） 通過(guò)以上測(cè)試，表明此次設(shè)計(jì)的電路符合了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.2 遇到問(wèn)題及解決方法1） 開(kāi)始仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)探針一直是亮的狀態(tài)，不符合理論分析結(jié)果。 解決方法：忘了在鬧鐘電路與蜂鳴器之間加上一個(gè)
25、非門(mén)，使鬧鐘電路出現(xiàn)反效果。加 上非門(mén)后問(wèn)題解決。2） 調(diào)動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)定時(shí)后，發(fā)現(xiàn)鬧鐘不能在指定時(shí)刻響起。 解決方法：弄錯(cuò)了撥碼開(kāi)關(guān)與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即撥碼開(kāi)關(guān)表示的時(shí)間與自己所想的 時(shí)間不對(duì)應(yīng)。理解后，重新調(diào)試可以成功。3） 一直無(wú)法使蜂鳴器發(fā)出聲音，不能實(shí)現(xiàn)鬧鐘與報(bào)時(shí)提醒功能。 解決方法：在蜂鳴器那里接上一個(gè)指示探針，探針亮即表示蜂鳴器響，探針不亮即蜂 鳴器不響。6 心得體會(huì)7 元件清單序 號(hào)名 稱(chēng)數(shù) 量規(guī) 格1LM555CM224511BP63SEVEN-SEG-COM-K6474LS161N6574LS85N4674LS00N6774LS04N7874LS08N5974LS20N1107
26、4LS32N1117400N4127408N4137432N214BUZZER115SWITCH3SPDT 2/SPST 116DSWPK-4417RESISTOR50452/50 2/100 42/10M 418CAPACITOR4100nF 2/10uF 28 參考文獻(xiàn)1) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)伍時(shí)和主編，清華大學(xué)出版社，2009.042) 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）康華光，高等教育出版社，2006.013) 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)呂思忠 施齊云，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001.094) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)楊頌華 馮毛官，西安電子科技大學(xué)出版社，2003.035) 電子線路設(shè)計(jì) 試驗(yàn) 測(cè)試（第三版
27、）謝自美，華中科技大學(xué)出版社，2006.086) 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)&Multisim 10仿真蔣黎紅，黃培根，電子工業(yè)出版社，2010.079 附表本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名性 別專(zhuān)業(yè)、班級(jí)課程設(shè)計(jì)題目：課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)：最終評(píng)定成績(jī)（以?xún)?yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR9
28、7CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5
29、hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77Ib7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxNWI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQKUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQK
30、V2DzWtMPDJQkBcXmovdsjqCTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5Nzg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt
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33、abcfiixrQKUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjqCTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5Nzg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ23
《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作1.doc
