太原理工大學現代科技學院課程設計實用文檔太原理工大學現代科技學院數字電路邏輯設計課程設計設計名稱三位數字顯示計時系統專業班級學號姓名指導教師張博

太原理工大學現代科技學院專業班級學生姓名課程名稱數字電路邏輯設計設計名稱三位數字顯示計時系統設計周數1.5周指導教師張博設計任務主要設計參數設計一個三位數字顯示的時間計數系統，要求：計時要求精確到秒，最大計時9分59秒；設計按鈕開關控制計時器的啟動、停止及清零；（3）要求開機時可以自動清零。設計內容設計要求1、根據選題要求，進行方案比較，畫出系統框圖，進行初步設計。2、設計單元電路，計算參數，選擇元器件。3、畫出系統電路原理圖。4、利用EWB軟件對原理圖進行仿真，修改設計中的疏漏。5、現場安裝調試。6、撰寫課程設計說明書。主要參考資料1賈秀美.數字電路硬件設計實踐.高等教育出版社,2008學生提交歸檔文件課程設計說明書，主要包括以下內容：設計方案，系統框圖，原理分析；系統各模塊的原理圖；3.EWB軟件仿真分析；4.設計總結部分，指出設計系統的特點及選用方案優缺點，提出改進意見及展望，總結設計收獲、體會；5.參考文獻。課程設計任務書注：1.課程設計完成后，學生提交的歸檔文件應按照：封面—任務書—說明書—圖紙的順序進行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂）2.可根據實際內容需要續表，但應保持原格式不變。指導教師簽名：日期：目錄TOC\o"1-2"\h\u17027一、設計目的 -1-專業班級學號姓名成績……裝………訂…………線……………裝………訂…………線………三位數字顯示計時系統一、設計目的1.

進一步熟悉和掌握常用數字電路元器件的應用。

2.

鞏固加深理解數字電路的基本理論知識，學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握數字電路系統設計的基本方法及在面板上接線的方法、技術、要注意的問題。

3.

培養數字電路實物制作、調試、測試、故障查找和排除的方法。

4.

培養細致、認真做實驗的習慣。

5.

培養實踐技能，提高分析解決實際問題的能力。

6.

學會運用仿真軟件進行電路仿真。二、設計任務設計一個3位數字顯示的時間計數系統，以供運動員比賽用。要求如下：1.

精確到秒，最大計時為9分59秒。

2.

開機時自動清零。3.

具有啟停輸入控制功能，按下啟停輸入控制鍵時，開始計時，再次按下時，停止計時。

4.

用7段數碼管顯示時間。三、設計方案數字顯示計時系統是通過控制電路使加法計數器對連續脈沖進行計數，而加法計數器通過譯碼器來顯示它記憶的脈沖周期個數。

1.連續脈沖發生：

可選用555定時器構成的多諧振蕩器產生，也可選用石英晶體振蕩器，通過計數器分頻產生，獲得精確的秒脈沖信號。

2．計數及譯碼顯示：

加法計數器構成電子秒表的計數單元。分頻器輸出端取得周期為一秒的矩形脈沖送入計數器中。

三個計數器的輸出端分別與三個數碼顯示譯碼器的相應輸入端連接。可顯示0：00——9：59計時。四、設計要求1.設計思路清晰，給出整體設計框圖；

2.設計各單元電路，給出具體設計思路、電路器件；

3.總電路設計；

4.計算機仿真；5.安裝調試電路；

6.寫出設計報告。五、設計原理1.74LS160功能表;

輸入輸出CRLDCTTCTPCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30********10**↑d0d1d2d31111↑****110******1110*****0000d0d1d2d3計數觸發器保持，CO=0保持74LS160，為模十加法計數器。使用三片：第一片清零端CR,置數端LD,CTT,CTP均置1，CP輸入連續脈沖，實現模十計數，經過十個脈沖后，輸出端CO=1。將第一片芯片的輸出端CO接第二個芯片的CTT和CTP，第二個芯片的置數端LD置1，CP輸入連續脈沖，當第一個芯片循環一次時才開始計數。由于該芯片為異步清零，所以將輸出QB,QC接入與非門，輸出接入清零端CR,

當計數至5時，實現清零，完成模六計數。將第二片芯片的清零端的CR接高位片的脈沖輸入端CP，高位位片清零端CR,置數端LD,CTT,CTP均置1，當第二片芯片實現一次清零即模六計數一次，才開始計數，實現模十計數。2．74L00為與非門芯片。

與非門功能表ABY001011110110六、設計仿真七、設計實驗操作1.取實驗所需芯片：一片74LS00，三片74LS160

2.分別將三個74LS160電源,接地端接好,CP接連續脈沖，ENT,ENP,LD,CLR接1，QA,QB,QC,QD接數碼顯示管的A,B,C,D，測試芯片的計數功能。74LS00電源,接地接好，按與非門的功能表測試芯片功能。

3．測試完成后，按如上仿真電路圖連線。4.安裝、調試步驟

1)

按照真值表和管腳圖用3塊74LS160安裝成最大為9分59秒的計時器，使其能正確顯示。

2)

按照管腳圖和原理圖對應接好數碼管，使其準確顯示數字。

3)

把已插入但未連接的線理清楚，然后把它們對應接入正確位置，使電路接通。

實踐表明，一個電子裝置，即使用仿真軟件仿真沒問題，但接實物時，往往不能達到設計的預期效果。因此電子產品做出來之后，不僅要仿真，更要進行實物測試。這是因為設計者在設計時，很難考慮到實際的各種情況及其所處環境對電路的影響程度。八、故障分析及原因在電路的調試過程中，可謂是歷經艱難險阻，通過排除故障后，才把電路給測試通過。

8.1故障產生原因

對于新設計電路來說，調試中產生的故障原因主要有以下幾種情況。

1)

元器件、接口處損壞。電子電路中通常有很多的元器件在安裝的過程中，由于某種不正確操作，容易損壞電子器件。電子器件損壞后，將使電路不能實現它的功能。

2)

電子器件與面包板接觸不良。由于線與接口處孔的大小不是很適合，接上的線比較容易脫落：由于管腳沒插好，也會導致接觸不良。

3)

安裝的接線電路與原理圖不一致，主要是某些管腳比較靠近，接線時沒注意就接錯了

4)

某些電子器件的沒用到的端子沒有接地線或接高電平。

5)

競爭與冒險現象。當電子器件的兩端同時同時變化時，容易產生競爭冒險現象，導致電路顯示不穩定。8.2故障的分析方法

在電路的調試過程中不可避免的出現各種各樣的問題，在查找故障時，需要耐心和細心，一步一步地檢查。

1)

安裝前，對每個器件進行檢查，是否有管腳缺失，是否與功能表的各項功能一致。

2)

在安裝時要逐個安裝、調試，檢查是否達到了預定的要求。3)

在斷電情況下，觀察是否有器件沒有與面包板接觸好，是否有線脫落的現象，是否按照了原理圖上進行安裝，是否有器件沒有接通電源。

4)

在通電情況下，用一根導線接到共陰極的LED上，另一端接到待檢查處，從信號源到輸出一一進行檢查，觀察是否與仿真時的情況一致，是否與預期的電平一致。九、實驗結果0：00

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…

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9：59

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十、設計總結及體會數字電路邏輯設計的課程設計結束了，我和同學們一起度過了這段忙碌而充實的時光。這次的課程設計深刻的反映出實踐是檢驗真理的唯一標準這句話的真諦。課程設計是我們專業課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業工作前一個必不少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。在這次設計過程中，體現出了自己設計開發系統的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發現自己平時學習的不足和薄弱環節，從而加以彌補。在今后的學習中，我們應該發現自己的不足然后虛心學習，更加完善自己，為今后步入社會參加工作打下足夠的基礎。致謝在學習中,老師嚴謹的治學態度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！

另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設計，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在這學期快要結束的時候，能夠將學到的知識應用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。

感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。

在這次課程設計的撰寫中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設計的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把系統做得更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。其次，我要感謝幫助過我的同學，他們也為我解決了不少我不太明白的設計上的難題。

最后再一次感謝所有在設計中幫助過我的良師益友和同學。參考文獻1.謝自美主編《電子線路設計、實驗、測試》武漢：華中理工出版社，20002.郭照南主編《電子技術與EDA技術課程設計》長沙：中南大學出版社，2010

3.閻石主編.《數字電子技術基礎》

北京：高等教育出版社，20064.郭照南主編.《電子技術基礎實驗與仿真》長沙：中南大學出版社，20085.王俊峰主編.《電工與電子技術實驗教程》.鄭州：黃河水利出版社，2001