數(shù)電課程設計--數(shù)字電子技術基礎

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課 程 名 稱 數(shù)字電子技術基礎 </p><p>　　院 部 名 稱 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 </p><

2、;p>　　姓 名 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.設計目的2</b></p><p>

3、　　2.設計功能要求2</p><p><b>　　3.電路設計2</b></p><p><b>　　3.1設計方案2</b></p><p>　　3.2單元電路的設計3</p><p>　　3.2.1 秒脈沖3</p><p>　　3.2.2 分秒計時器6&l

4、t;/p><p>　　3.2.3 時計數(shù)器7</p><p>　　3.2.4 校準模塊7</p><p>　　3.2.5 譯碼與顯示電路8</p><p>　　3.2.6整點報時10</p><p><b>　　4.實驗心得10</b></p><p><b&g

5、t;　　5.元件清單10</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　設計目的</b></p><p>　　※掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設計、安裝、測試方法；</p><p>　　※進一步鞏固所學的理論知識，提高運用所

6、學知識分析和解決實際問題的能力；</p><p>　　※提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力；</p><p>　　※培養(yǎng)書寫綜合實驗報告的能力。</p><p><b>　　2. 設計要求：</b></p><p>　　（1）準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。</p><p>　　（

7、2）小時計時采用24進制的計時方式，分、秒采用60進制的計時方式。</p><p>　?。?）具有快速校準時、分、秒的功能。 </p><p>　　（4）添加整點報時。</p><p><b>　　3.電路設計</b></p><p><b>　　3.1設計方案</b></p><

8、;p>　　根據(jù)設計要求首先建立了一個多功能 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖，框圖如圖所示。</p><p>　　由圖可知電路的工作原理是：數(shù)字時鐘電路由秒脈沖發(fā)生器、兩個60進制分秒計數(shù)器、一個24進制小時計數(shù)器以及6個數(shù)字顯示器還有校正電路組成。秒脈沖計數(shù)器60后向分計數(shù)器個位進位，分計數(shù)器計滿60后向小時計數(shù)器個位進位并且小時計數(shù)器按照“24翻1”的規(guī)律計數(shù)。計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計時出現(xiàn)誤差時電路進

9、行校時、校分、校秒。</p><p>　　3.2單元電路的設計</p><p>　　數(shù)字電子鐘的設計方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等。</p><p>　　在本次設計，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對各個單元電路進行設計。主體電路部分的電路

10、主要由振蕩電路、計數(shù)電路、顯示電路以及校時電路四大部分組成。下面將對各部分電路進行設計。</p><p><b>　　3.2.1秒脈沖：</b></p><p>　　秒脈沖由555計時器組成的振蕩電路，555振蕩器的參數(shù)確定：T=0.7(R1+R2)C=1s， f=1/t=1HZ， ，， ，</p><p>　　脈沖形成的電路圖如下：</

11、p><p><b>　　仿真的結果如圖：</b></p><p>　　從圖中可知：秒脈沖的周期約為1s，符合作為電子鐘的要求。</p><p>　　秒脈沖中用到555計時器：</p><p><b>　　1地gnd</b></p><p><b>　　2觸發(fā)tri<

12、;/b></p><p><b>　　3輸出out</b></p><p><b>　　4復位rst</b></p><p><b>　　5控制電壓con</b></p><p><b>　　6門限閾值thr</b></p><p

13、><b>　　7放電端dis</b></p><p><b>　　8電源電壓vcc</b></p><p>　　接通電源后，電源VCC 通過R7 和R3 對電容C 充電，當Uc<1/3VDD 時，振蕩器輸出</p><p>　　Vo=1，放電管截止。當Uc 充電到≥2/3VDD 后，振蕩器輸出Vo 翻轉成0，此

14、時放電管導通，</p><p>　　使放電端(DIS)接地，電容C 通過R3 對地放電，使Uc 下降。當Uc 下降到≤1/3VDD 后，</p><p>　　振蕩器輸出Vo 又翻轉成1，此時放電管又截止，使放電端(DIS)不接地，電源VDD 通過R7</p><p>　　和R3 又對電容C 充電，又使Uc 從1/3VDD 上升到2/3VDD,觸發(fā)器又發(fā)生翻轉，如此周

15、而</p><p>　　復始，從而在輸出端Vo 得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形。脈沖寬度TL≈0.7R3C，由電容C</p><p>　　放電時間決定；TH=0.7(R7+R3)C，由電容C 充電時間決定，脈沖周期T≈TH+TL。</p><p><b>　　555原理圖：</b></p><p>　　555定時器的功能表：

16、</p><p>　　3.2.2分秒計數(shù)器：</p><p>　　4518bd功能表：</p><p>　　BD4518 4腳 bcd8421/10進制同步加計數(shù)器,IC是一個封裝中含有一個bcd8421/10進制計數(shù)器,其功能引腳分別為3-6,1 2 7.該計數(shù)器是單路系統(tǒng)脈沖輸入（1腳）4路bcd碼信號輸出,（3-6腳）BD4518有一個時鐘輸入端CP,若用時鐘

17、上升沿觸發(fā),信號由CP輸入,BN MR也保持低電平（0）,只有滿足了這些條件時,電路才會處于計數(shù)狀態(tài).</p><p>　　用兩片4518bd構成60進制數(shù)，U1A的時鐘由秒脈沖提供，每一個上升沿到來的時候，計數(shù)器加1。當U1A的A1 D1都為1（1001=9）的時候，通過一個與非門到U4A的時鐘，因為是與非門，所以延遲了一個周期，剛好是十進制，U4A加1。當 U4A的B1 C1都為1（0110=6）的時候，接一

18、個與門到U4A的復位端，使U4A復位，并接到U3A的時鐘，使U3A加1，就構成了秒到分得進位。分的60進制與秒一樣。</p><p>　　3.2.3時計數(shù)器：</p><p>　　用兩片4518bd構成24進制，當U23A的A1 D1都為1（1001=9）的時候，通過一個與非門到U24A的時鐘，因為是與非門，所以延遲了一個周期，剛好是十進制，U24A加1。當U24出現(xiàn)2（0010），U23

19、出現(xiàn)4（0100）時，用一個兩輸入的與門，連到兩個芯片的復位端，使他們清零，從而構成24進制。</p><p>　　3.2.4校準模塊：</p><p>　　“秒”校時采用等待校時法。正常工作時，將開關S1撥向VDD位置，不影響與門G1傳送秒計數(shù)信號。進行校對時，將S1撥向接地位置，封閉與門G1，暫停秒計時。標準時間一到，立即將S1撥回VDD位置，開放與門G1?！胺帧焙汀皶r”校時采用加速校

20、時法。正常工作時，S2和S3接地，封閉與門G3或G5，不影響或門G2或G4傳送秒、分進位計數(shù)脈沖。進行校對時，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時”計數(shù)器，讓“分”、“時”計數(shù)器以秒節(jié)奏快速計數(shù)。待標準時、分一到，立即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號，開放或門G2、G4對秒、分進位計數(shù)脈沖的傳送。</p><p>　　3.2.5譯碼與顯示電路:</p>

21、;<p><b>　　電路的工作原理:</b></p><p>　　譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進制代碼翻譯成相應的輸出信號以表示編碼時所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進制譯碼器、二—十制譯碼器和BCD—7段譯碼器、顯示模塊用來顯示計時模塊輸出的結果。</p><p>　　譯碼器74LS48:</p><p>　

22、　譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進行“翻譯”，變成相應的狀態(tài)，使輸出通道中相應的一路有信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲器尋址和組合控制信號等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS48，用74LS48把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應的數(shù)。 74LS48

23、的管腳圖如圖16。在管腳圖中，管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平是起作用，作用分別為：</p><p>　　LT為燈測檢查，用LT可檢查七段顯示器個字段是否能正常被點燃。</p><p>　　BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。</p><p>　　RBI是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO是共用輸出端，RBO稱為滅零輸出端，可以配合滅零輸出

24、端RBI，在多位十進制數(shù)表示時，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器74LS248，CD4511。</p><p>　　顯示器SM421050N:</p><p>　　在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。SM421050N的管腳功能圖。</p><p>　　3.2.6整點報時：</p><p>　　報時電路是

25、由一個與門連接到24進制的時鐘還有秒脈沖，當他們同時有效的時候輸出高電平，使三極管導通，是蜂鳴器發(fā)出聲音，起到整點報時的功能。</p><p><b>　　4實驗心得：</b></p><p>　　通過這次數(shù)字電子鐘的課程設計，我們才把學到的東西與實踐相結合。從中對我們學的知識有了更進一步的理解，而且更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法

26、。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題。設計本身并不是有很重要的意義，而是同學們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現(xiàn)，各個芯片實現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。</p><p>　　另外，我還漸漸熟悉了mutisim

27、這個仿真軟件的各個功能，讓我體會到了期中的樂趣，還在電腦制作文檔的過程中，使我對辦公軟件有了更進一步的了解和掌握。</p><p><b>　　5元件清單：</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1. 現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設計 清華大學出版社 北京交通大學出版社.</p>

28、<p>　　2. 模擬電子技術（修訂版） 清華大學出版社 北京交通大學出版社</p><p>　　3. 模擬電子技術教程 電子工業(yè)出版社</p><p><b>　　電路全圖：</b></p><p><b>　　秒脈沖：</b></p><p><b>　　實物圖：&