数电课程设计

电气与电子信息工程学院。

数字电子技术》课程设计报告。

设计题目小型数字钟系统

专业班级。学生姓名。

学号。指导教师。

设计时间： 2013.06.24-2013.07.12

一、课程设计题目。

小型数字钟系统。

二、设计目的意义。

数字电子技术课程设计是数字电子技术课程的实践性教学环节，是对学生学习数字电子技术的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的，训练学生综合运用学过的数字电子技术的基本知识，独立设计比较复杂的数字电路的能力。

通过数字电路课程设计是学生做到：

1.掌握数字钟的设计方法。

2.熟悉集成电路的使用方法。

3.了解数字钟的组成及工作原理。

4.学会使用555定时器构成脉冲发生器。

5.进一步学习和掌握各种组合逻辑电路和时序电路的原理和使用方法，学会用数字电路实现数字钟的功能。

三、设计内容。

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，节省了电能。因此得到广泛应用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。

本设计要求设计一个小型数字钟系统，要求能够计时，并准确显示秒、分、小时。具有调节时间的功能，当时间不准确时能通过按钮调整时间。具有译码显示功能。

将秒、分、小时分别用两位led数码管正确显示。具有校准功能，当时间跳动过快或过慢时能够校准。

四、设计原理。

电路组成框图。

图1利用protel绘制原理图。

1. 显示器。

显示器用7seg—com—an—grn带公共端共阳极七段绿色数码管，2. 译码器。

图274ls247：七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用 a,b,c,d为 8421bcd 码输入，a,b,c,d,e,f,g 为七段数码输出，lt 为试灯输入信号，用来检查，数码管的好坏，ibr 为灭零输出信号，用来动态灭零，ib/qbr 为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作输出。如图2

3.计数器。

图3 74ls160: 该单元电路由两片74ls160可逆计数器芯片、一个与非门构。

成的60进制计数器电路，它是为秒显示和分显示电路提供驱动信号的。

单元电路。如图3

用两片74ls160级联构成60进制计数器，用来记“秒”，其cp输入为秒脉冲。另两片74ls160级联构成60进制计数器，用来记“分”，其cp输入为“秒”变为0时产生的一个下降沿信号；还有两片74ls160级联构成24进制计数器，用来记“时”，其cp输入为“分”变0时产生一个下降沿信号。这样六片74ls160实现了数字钟的计时功能，它的输出用六片译码显示器的数码管显示。

对“时”“分”的调节采用将原来使它计时加“1”的信号切换为可控脉冲信号的方法。

4.校时开关。

图4校时开关：利用校时开关可以调整电子电路钟中不准确的时针，通过调整开关使之一端接地后再连回电源，每调整一遍，就会产生脉冲，使显示器上的数值就会加一，其分针和秒针的校时与时针的校时方法相同。如图4

五、**分析。

该**利用proteus绘制。

图5数码管显示电路：该单元电路是用来显示一位数字的电路，它由一块数码管和一块数码管驱动芯片74ls247组成，它的输入信号由计数器提供。如图5

图6 60进制计数器电路：该单元电路由两片74ls160可逆计数器芯片、一个与非门构成的60进制计数器电路，它是为秒显示和分显示电路提供驱动信号的单元电路。如图6

图724进制计数器电路：该单元电路是由两片74ls160可逆计数器芯片和一个与非门构成的24进制计数器电路，它的低位脉冲信号由分钟计数器单元电路的进位信号提供，它为小时显示电路提供驱动信号。如图7

图8 1mhz脉冲产生电路：555定时器。

该单元电路是用由555定时器构成的多谐振荡器来产生的1mhz方波的电路，其中考虑到电路的“延时”效应，该电路产生的方波的频率并不是标准的1mhz方波，而是频率稍大于1mhz的方波。它是为整个电路提供时钟源的，它的输出脉冲提供给秒单元电路的低位计数芯片。如图8

调试现象：经过调试，**出数字钟的工作过程，并能正确计数，但存在的问题是秒针的计数时间间隔不是现实生活中的1秒，或长或短。

调试结果：总体上可以实现数字钟的工作原理。

调试分析：在调试中发现，**图与原理图并不是一一对应的，当严格按照原理图绘制**图时，其调试结果为时针为10进制，分针和秒针是4进制，所以要做一些原器件之间连线的改动，才会使**图实现原理图所描述的数字钟的正确计数。

六、总结。课程设计是运用我们所学的知识，动手实践的一个很好的机会。它既可以帮助我们加深对所学知识的理解，又能提高我们运用知识，联系实际，动手实践的能力。

而且在设计构成中可能运用到我们没有学过的知识，需要我们自己去查资料来获取相关信息，又能提高我们查找信息和学习新知识的能力。在实物的调试与检测中，又会遇到许多意想不到的问题，需要我们去分析原因和解决问题。有些现象能证明我们所学的知识的正确性，有些现象说明理论与现实的差距，只有通过我们自己动手实践过后才会积累经验。

七、心得体会。

课程设计使我意识到知识和实际联系起来的重要性，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。在此次的数字钟设计过程中，使我对数字电子技术的理论知识的理解更加深刻，对组合逻辑电路和时序电路的设计步骤也更加熟悉。

本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学，并且熟悉了proteus**软件和protel的硬件电路绘图应用。后来在电路，没有问题的情况下又出现的一系列的小问题，比如不进位，显示器反接等等，经过多次改过之后，终于**成功了。通过这次课程设计，让我也更加深入的了解了74lsls定时器等常用芯片的应用和连接，而这些是我在课本上没有了解清楚的知识，更加明白了理论与实践并不是完全符合的，是存在着不同的，就像我在最初调试中，电路的时针不是24进制的，而是10进制的，分针和秒针不是60进制的，而是4进制的，与原理相差很远，经过分析才知道，原来是校时开关与计数器之间的电路连线存在着错误，才会导致电路不能正常工作，经过重新连接，故障排除，得到与原理所说的相同的工作状态。

本次课程设计比较仓促，只是完成了设计的基本功能，其拓展功能没有精力去深究，等到以后有时间再逐步完善该电路的拓展功能。由于短暂的学习了制图方法，还有许多的地方不是十分的明白，所以当老师发现问题时，希望您能指出，好让我加以改正。

虽然我还有许多的不明白的地方，但此次的课程设计让我学会了许多许多，不仅仅锻炼了我的动手能力，更让我明白了一个道理，那就是实践出真知，如果只是光看书本上的理论知识，了解的只是一个抽象的概念，只有亲自动手去操作，才会将知识变成本领，这样更能使我记住我所学的知识，所以，实践才是检验真理的唯一标准，只有亲自去做，才会收获成功和喜悦。

八、参考文献。

1.林时昌《数字逻辑电路与实验》高等教育出版社 2004

2.康光华《电子技术基础（数字部分）》高等教育出版社 1999

3.王楚《数字逻辑电路》高等教育出版社 1999

4.刘守义《数字电子技术》西安电子科技大学出版社 2001

5.邓元庆《数字电路与逻辑设计》电子工业出版社 2001

附录。1. 原理图。

2. **图。

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