二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設計

沈陽航空航天大學課程設計（說明書）二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設計班級/學號學生姓名 mandy指導教師 徐 嵩沈陽航空航天大學課程設計任務書課程名稱數(shù)字邏輯課程設計課程設計題目二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設計課程設計的內(nèi)容及要求：一、設計說明與技術指標設計一個二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)電路，技術指標如下：該數(shù)字鐘系統(tǒng)要求利用二十四小時制表示時間，利用6位數(shù)碼管進行具體時 間顯示；另外要求有三個按鍵進行時間調(diào)節(jié)，一個調(diào)整時間功能鍵，按一次此鍵進入 調(diào)時功能；連按兩次進入調(diào)分功能；連按三次進入調(diào)秒功能；另外兩個按鍵分別為 功能與功能。二、設計要求1 .在選擇器件時，應考慮成本。2 .根據(jù)技術指標,通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。3 .畫出電路原理圖（元器件標準化，電路圖規(guī)范化三、實驗要求1 .根據(jù)技術指標制定實驗方案；驗證所設計的電路，用軟件仿真。2 .進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。、推薦參考資料1.童詩白，華成英主編.數(shù)字電子技術基出.M北京：高等教育出版社，2006五、按照要求撰寫課程設計報告成績 指導教師 日期一.概述數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時"、"分、"秒"數(shù)字顯示的計時裝置。由于數(shù)字 集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用"吏得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過了機 械鐘表。鐘表的數(shù)字化在提高報時精度的同時，也大大擴展了它的功能，諸如定時自 動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研 究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。本設計就是關于數(shù)字鐘的設計。本設計的數(shù)字鐘是二十四小時制的數(shù)字鐘系統(tǒng)，設備上配備另外有三個按鍵，分 別為空格鍵，用來控制"時、"分"、"秒三個分路的時間調(diào)節(jié)；W鍵，用來調(diào)整時 間起到"的作用；Q鍵，用來調(diào)整時間起到“，的作用。操作時，按一次空格鍵 可以使"時停止，通過Q和W鍵來調(diào)整時間，同理，按兩次空格鍵調(diào)整分：三 次調(diào)整秒”，四次回到正常運行狀態(tài)。本報告包括方案的原理，方案的設計步驟，各部分電路的設計，性能的測試，以 及設計的心得體會。二.方案的原理本方案主要采用具有加減功能的十進制的計數(shù)器74LS192來實現(xiàn)數(shù)字鐘系統(tǒng)的 設計，采用門電路與加法計數(shù)器74LS160控制各個分電路的運行，采用門電路的組合 實現(xiàn)時間的調(diào)整，當調(diào)整時間的時候，按下空格鍵會給對應的74LS160片 子一個脈沖從而控制分電路,74HC160片子的輸出端連接著門電路與74LS192的片 子，配合按鍵就可以實現(xiàn)對數(shù)字鐘的時間調(diào)整功能。原理框圖如圖1所示。圖T二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的原理框圖總共三條分電路，分別控制"時"、"分"、"秒"。每條分路，例如控制"秒”的分 路中，又由兩個顯示器，兩個計數(shù)器和一組利用" +調(diào)整時間的門電路組成。最后通過控制電路，用按下空格鍵的次數(shù)來控制每條分電路的時間調(diào)整。三、電路設計1 .控制電路控制電路由顯示器，開關，門電路，和計數(shù)器74LS160組成。當按下1次空格 鍵（開關）時，會給計數(shù)器74LS160 一個脈沖，同時顯示器顯示數(shù)字1 ,再通過門電 路的組合，使進入控制"時”的計數(shù)器74LS192的UP和DOWN引腳的均為高電平, 就能控制"時電路”的停止，同理，按下2次控制"分電路"，3次控制"秒電路”， 而按下4次空格鍵時，電路則正常運行?？刂齐娐啡鐖D2所示。時電路分電路( <U22DCD_HEX_DIG_BLUE秒電路U31AU34A74ALS21AN74LSO4DU23A U50A qZ> MkSMD 74ALS21AN 74LS04DUS3A. U27ASSJ auy意 o38S U1774LS160N m S qq m <-o o-圖2控制電路2 .調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)電路主要由開關和門電路構成，在控制電路中選擇了要停止的電路后，通過 門電路的組合，給計數(shù)器74LS192的UP或DOWN 一個低電平，就可以實現(xiàn)"+"、 的調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)電路如圖3所示。DOWN3 .計數(shù)器與顯示電路計數(shù)器與顯示電路主要由加減計數(shù)器74LS192，門電路和顯示器組成,完成最基 本的數(shù)字鐘的運行。將"分"和"秒”用兩個74LS192片子接成60進制的計數(shù)器， 將"時接成24進制的計數(shù)器，60進制計數(shù)器與顯示電路如圖4所示，24進制計 數(shù)器與顯示電路如圖5所示。U5DCD_HEX_DIG_BLUEU6DCD_HEX_DIG_BLUE泌3騁m88 3385 t t/9m a。n4o t a ” a k11174LS192NU12 74LS192NNK& dn NKQO圖4 60進制計數(shù)器與顯示電路U408888 aoai V3? aM?8? Hu0un A NxoaU41DCD HEX DIG BLUEDCD HEX DIG BLUE67AI I 74ALS20AN136 74LS192N臉v i a u m y圖5 24進制計數(shù)器與顯示電路性能的測試按電路圖連接好電路,調(diào)整到23時59分50秒，再正常工作到00時00分00秒。時分秒123XX22359X32359504000000圖6測試數(shù)據(jù)表按照測試數(shù)據(jù)表對電路進行測試，得到如圖7,8,9,10所示的結果。NM亙芭8苴O5aOss55?u2y*5<，flr.L5?亙S33mBMa X3H 03n-B9IQX3HG3Q8A了ONV 口三壬ulw &won S3石“A33B aa X3HQ3QVAS卜fl 5<y苫a=3g< .g<8AHB025至SM3m8 OS X3H Tr13 S3崔3T必*圖7測試1結果圖&338 MOSHGOOA3IH8 MO X3H 0OCD HEX MG BLUEDCD_HEX_G_BLUE1HrQ- %82 88品I I82 8弘8 I I山37NdKU3574LS2N；53. Ut Wvcc丁 5V %t aleMA7ULSW 叫ILS她正?，4儼 5VU9ElXDHEX (XG BLVIOCD HEX DIG BLUE _ _ _U14A82曲“I IU174ALs45V廠二USIA,7<Lvcc“a1ZlJ 2QUMAU5DCO_HEX_G_BLUE82 8888 I I(1111S1MNOCD HEX MG BLUE88 88品I IU12WLS1CNwu8MM57W<| VCC 5V辭QU“I 5VAwsa。nM15U0，比TU怦 MM。U17WLS160Hvcc-o o，空eDCD_HEX_OG_BLUEU8DCD_HEX_OG_BIUEDCD_HEX_G_BLUEUG 聞 VWu-88 8g一 U3&A74財V887ILS152HU67A 74ALs笈期25 2?吊助吧| vccH = 5V1八S" panVCCT 5V stI Q I CLLT-88 BBSSI “fl J1JaU14AB8 8隴5885 3?VCC1-L1-wU12 7CS192NM1 1LS192NiX丁 5VDCO HEX_WQ BLUE QUtoMSUSA /74MNUI公WMSE 州s maU1nlsiMUSIAuwLGg11 4AN0O2 alMALAWIUH13軼 “ISKCU40U41BrDCD_HEX_DIG_BLUEDCD_HEX_DIG_BLUEU8U9DCD HEX MG BLUEU5U6Bra DCD_HEX_G_BLUEDCD_HEX_D*G_BLUE五.結論本次測試結果和要求的數(shù)據(jù)完全一樣，任務書的要求是該數(shù)字鐘系統(tǒng)要利用 二十四小時制表示時間，利用6位數(shù)碼管進行具體時間顯示；另外要求有三個按鍵進 行時間調(diào)節(jié)，一個調(diào)整時間功能鍵（空格），按一次空格鍵進入調(diào)時功能；連按兩次進 入調(diào)分功能；連按三次進入調(diào)秒功能；另外兩個按鍵W和Q分別為功能與” 功能。本設計符合任務書的基本要求，可以實現(xiàn)任務書中要求的功能，并可以完美的 運行該數(shù)字鐘。六性價比根據(jù)電路實現(xiàn)的功能來看，該二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的性價比還是比較好的。 本設計電路主要應用了顯示器，74LS192計數(shù)器，74LS160計數(shù)器，門電路還有開關 這五種器件，盡量節(jié)省元器件以實現(xiàn)所要求的功能，各個元件間緊密聯(lián)系，數(shù)字鐘的 實現(xiàn)原理清楚簡潔，思路清晰，接法簡單，不繁雜，所用原件均為常用的數(shù)字電路原 件，成本低廉，用此設計可以節(jié)約成本，利于生產(chǎn)，并且所設計的電路的功能較為貼 近我們?nèi)粘５纳睿^為符合普通市面上所生產(chǎn)出售的數(shù)字手表的功能，綜合還說此 設計性價比較高。七.課設體會及合理化建議經(jīng)過兩周的二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的數(shù)電課程設計，我深入學習了時序邏輯部 件的相關知識，查閱了相關圖書資料，并借助互聯(lián)網(wǎng)對該問題的原理進行細致的研究。 由于課題比較復雜。設計涉及到加減計數(shù)器74LS192等元器件，所以我特別對他們的 工作原理進行了較深刻的學習，同時也對他們的實際應用產(chǎn)生了一定的了解。在課程設計的過程中，也出現(xiàn)了一些困擾我的問題，在書籍與互聯(lián)網(wǎng)都無法解答 我困惑的時候，老師給了我許多的講解與提示，因此，這次的課程設計也離不開老師 的幫助，因為對于74LS192這個計數(shù)器還不夠熟悉，在實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能中的功能 時，對于“時"，進行"00” -1的操作時因電路還未完善，會顯示“99”而非23”, 通過老師對原理的講解以及提示，最終，本設計被較為完美的實現(xiàn)了。通過本次課設，我對數(shù)字電子技術基礎的知識有了進一步的理解。并且學習使用 了一款從未接觸過的軟件Multisimo在開始時，對此軟件還不夠熟悉，而在此刻， 完成了此次數(shù)電課設時，我已經(jīng)可以較為熟練的應用此軟件，并根據(jù)所設計的電路進 行仿真處理。通過此次的課設，我學習到了許多在課堂上沒有學習到的知識，同時也提高了自 己的動手能力，設計出了較為實用，貼近現(xiàn)實的系統(tǒng)。把在課本上與自學到的理論融 入到了實際中。最后再次感謝老師這些天耐心的指導，使我在本次課設過程之中收獲 良多，此次的課程設計所帶給我的所有的東西也必將在我以后的學習生活道路上起到 不可替代的作用。參考文獻1閻石主編.數(shù)字電子技術.M北京：高等教育出版社，2006年2陳振官等編著.新穎高效聲光報警器. 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