1、湖南工程學院課 程 設 計課程名稱 電子技術 課題名稱 多功能數字鐘 專 業 自動化 班 級 1003班 學 號 201001020328 姓 名 徐陽陽 指導教師 黃望軍 2012年 12月 3日湖南工程學院課程設計任務書 課程名稱： 電子技術 題 目： 多功能數字鐘 專業班級： 自動化1003 學生姓名： 徐陽陽 學號： 201001020328 指導老師： 黃 望 軍 審 批： 任務書下達日期 2012年 12月 3日星期一設計完成日期 2012年 12月 14日星期五 設計內容與設計要求一 設計內容：1、 準確計時，以數字形式顯示時、分、秒的時間；2、 小時計時要求“24翻1”，分和秒

2、的計時為60進制。3、 可手動較正:能進行時、分、秒的時間校正，只要將開關置于手動位置，可對時、分、秒進行手動脈沖輸入調整或連續脈沖輸入的校正。4、 整點報時：整點報時電路要求在每個整點前鳴叫5次低音（500hz）,整點時再鳴叫1次高音（1000hz）。5、 鬧鈴功能。 二、設計要求：1、思路清晰，給出整體設計框圖和總電路圖；2、單元電路設計，給出具體設計思路和電路；3、寫出設計報告； 主要設計條件1 提供調試用實驗室；2 提供調試用實驗箱和電路所需元件及芯片； 說明書格式1 課程設計封面；2 任務書；3 說明書目錄；4 設計總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）；5 單元電路設計（各單元電路圖

3、）；6 安裝、調試步驟；7 故障分析與電路改進；8 總結與體會；9 附錄（元器件清單）；10 參考文獻11、課程設計成績評分表 進 度 安 排 第14周星期一:課題內容介紹和查找資料； 星期二:總體電路設計和分電路設計； 星期三:電路仿真,修改方案星期四 :確定設計方案，擬訂調試方案,畫出調試電路圖,安裝電路； 星期五:安裝、調試電路；第15周星期一二: 安裝、調試電路； 星期三：驗收電路；星期四五:,寫設計報告，打印相關圖紙； 星期五下午:帶調試電路板及設計報告書進行答辯； 整理實驗室及其它事情。 一 設計總體思路.11. 總體思路.12. 基本原理和框圖.23. 總電路圖.3二 單元電路設

4、計41.秒計數單元.42.分計數單元.53.時計數單元.54.調時電路.65.鬧鐘電路.76.分頻器.97.整點報時模塊.10三 安裝、調試步驟.11四 故障分析與電路改進.12五 總結和體會. 12一 設計總體思路1總體思路數字鐘由函數脈沖發生器、分頻器、計數器、譯碼顯示、報時等電路組成。其中函數脈沖發生器和分頻器組成標準秒信號發射器，直接決定計時系統的精準。由同步十進制進計數器74ls160、74ls47譯碼器和顯示器組成計時系統。將標準秒信號送入采用60進制的“秒計數器”組合，每累計60sec就發出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數器”組合的時鐘脈沖。“分計數器”也采用60進制組合

5、計數器，每累計60min，發出一個“時脈沖”，該信號將被送到“時計數器”。“時計數器”采用24進制計數器，同樣由74ls160芯片組成，可實現對一天24h的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數器的輸出狀態通過譯碼顯示器顯示出來，可進行整點報時，整點報時采用組合邏輯電路，當達到59分50秒時響5下500hz報時。到達整點時響一下1000hz報時，當計時模塊出現誤差時，可以使用校時電路校時、校分，校秒。定時鬧鈴系統由6片74ls85數據選擇芯片組成，通過對每個芯片也就是時十位，時個位，分十位，分個位，秒十位，秒個位所對應的85芯片進行置數，當計時系統輸出的數據與所置數相同時報時系統輸出信

6、號，鈴聲想起來。2.設計原理框圖鬧鐘模塊時顯示分顯示秒顯示報時模塊計時模塊計分模塊計秒模塊校時電路校分電路校秒電路分頻器函數脈沖3.總電路圖: 二 單元電路設計1.秒計數模塊 秒計數模塊由兩片74ls160同步十進制計數器組成。首先采用級聯法將兩片芯片組合成100進制計數器，再用一個四輸入與非門將秒個位的qaqd和秒十位的qaqb相與，與非門的輸出端接兩芯片的load端，同時作為分計數單元的時鐘脈沖，這樣當秒計時到59時在下一個下降沿時計數器清零，重新計數。秒計數單元的電路圖：2.分計數單元 分計數單元與秒計數單元采用相同的接法，規則同上。 分計數單元電路圖： 3.時計數單元 由兩片74ls1

7、60采用級聯法構成100進制計數器，由三輸入與非門與時十位的qa和時個位的qaqb相連，輸出端同樣接至load置數端，當記數到達23時，計數器清零，重新記數，構成時計數單元。時計數單元電路圖： 4.調時電路 秒校時電路將低位的進位信號與一個反向器相連，輸出端與一個或非門相連，將雙向開關的常閉端口接地，常開接分頻器的第三芯片的qa，另外兩端接或非門的另一端，或非門輸出端接秒計時單元的時鐘脈沖，這樣當開關為常閉狀態時，秒計時單元的時鐘脈沖為正常的秒脈沖1hz。當開關為常開時脈沖為分頻器的第一片芯片qa輸出的5hz，這樣就可以起到快速校時的作用。其中時校時與分校時的常開也是接入5hz，但是他們的或非

8、門輸出端要先接一個反向器，這樣在秒計時單元向分計時單元進位時就是下降沿有效，達到低位清零的同時高位進位，保證計時的準確性。調時電路： 5.鬧鐘電路由6片74ls85數據選擇芯片串聯，分別將時分秒的各個輸出端按照從上到下接到每個85芯片的b3b2b1b0端，然后將85芯片各個a3a2a1a0接到一個雙向開關，開關的另為兩端分別接到高電平上與地線上。當這樣接入時，如果我們需要設定鬧鈴，就用85芯片連接的開關進行置數，當計時模塊的輸出端輸出的數據與我們置入的數據相同就會從第一塊85芯片的oaeqb端口輸出一個高電平，將這個高電平與蜂鳴器相連就會在那個時刻產生蜂鳴。達到鬧鐘的功能。鬧鐘電路圖： 6分頻

9、器 分頻器的設計主要用于秒脈沖的輸出，我們用三片74ls160芯片組成，首先用級聯法連成1000進制的計數器。當輸入1khz的脈沖時，可以輸出1hz的秒脈沖，因為74ls160為十進制計數器，所以三片芯片相連就相當于做除法，除以1000。分頻器電路： 7.整點報時模塊 整點報時模塊采用邏輯電路，每當數字鐘計時快要到正點時候發出響聲，通常按照四低音，一高音的順序發出間斷聲，以最后一聲高音結束的時刻為正點時刻。5低音（約500hz）分別發生在59分51秒、59分53秒、59分55秒、59分57秒、59分59秒，最后一聲高音（約1000hz）發生在整點時，他們的持續時間均為一秒。 整點報時電路 三

10、安裝與調試1. 在multisim11.0軟件上進行電路的的初步設計本實驗使用這個軟件進行仿真，設計之前首先識別軟件中各種虛擬電子器件以及了解軟件中的最基本操作。在查找虛擬器件的過程中，最重要的是借助虛擬期間自身的信息。這個軟件的本身操作也比較簡單，只要找到對應的元件庫，放置在工作區域內，然后直接用鼠標點擊就可以直接連接電路了。逐個連出單元電路，然后按照控制原路，將各個元件電路練成總電路圖，檢查無誤后就可以仿真了，看一下是否能達到預期的工作，如果達不到再進行電路改進。2. 實體電路的安裝調試步驟在實體安裝中，還要依靠仿真軟件的總電路圖，從實驗室領實驗器材元件，拿到設備后，還要先進行識別檢查器件

11、，實驗臺上已經有顯示管、led顯示燈及脈沖信號。還要檢查接電路圖的線是否是好的，需要事先連接燈和電源試一試。1) 在實驗臺上合理的安裝芯片2) 按圖接線在接線過程中以模塊為單位，安裝好一個單元電路后進行調試，這樣可以減少錯誤。四 故障分析與電路改進1. 發現故障經過前面硬件的安裝之后，下面進行整體電路的調試。雖然是按照仿真電路接的線，但是效果還是不盡人意，懷疑有接觸不嚴的現象，所以還需要進行一一的排查。2. 電路改進初次設計的時候覺得線路過于復雜，所以經過思考與實驗，把一些控制電路進行優化，比如校時電路，采用較為簡單的控制方式，雖然電路還是比較繁雜，但是較之之前看起來清爽許多。五 總結與體會首

12、先經過這次的數電課程設計我感覺以前學過的知識得到了實踐的強化與應用，這樣那些知識在我腦子中就更加影響深刻了。然后因為是設計類的活動，使得我意識到必須要有非常清晰的思維與謹慎的態度才能做好，還有就是對知識的掌握要扎實到位，對各個芯片與他們的功能都得非常的了解才行。如果不了解，根本就無法成功，另為還有一點就是要對各種脈沖的下降沿和上升沿要掌握好，否則就會因為一點點的小錯誤而導致整體的失誤，還有要跟同學很好的合作才能更快的完成任務，回頭去看，通過這次數電課程設計，我掌握了設計一種電路的基本步驟和方法，應該會為將來更高階的設計打基礎。比如說這次學會了如何接任意進制的計數器還有如何改變脈沖的上升沿與下降沿，讓我更加喜歡這門學科，只要抱著一定能做好的信念，不管結果與否，我都能坦然面對，因為我親手做了，這已經讓我非常高興了，我相信下次如果還有類似的課程設計，我也會非常努力的去做，并且把它做好。最后我想說多謝老師的指導和教誨，當然這對于我們大學生來說應該多獨立的去做，去努力。師傅領進門，修行靠個人。非常感謝學校給我們安排的這次課程設計活動！我相信我會學的越來越好，迎接每一次的挑戰！附錄 電子原件清單名稱型號數量（個）四2輸入與非門74ls002四2輸入正或非門74ls021六反向器74ls042三3輸入正與非門74ls102雙四輸入正與非門74ls202四位數值比較器74ls856十