1、<p>　　數(shù)字電路課程設計報告</p><p>　　設計課題： 數(shù)字電子鐘邏輯電路設計</p><p>　　班 級：13級電子科學與技術 </p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學 號： </b></p><p

2、><b>　　指導老師： </b></p><p>　　設計時間：2016年1月18日~20日</p><p>　　學 院：物理與信息工程學院</p><p><b>　　內容摘要</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時、日的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有

3、走時準確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用：小到人們日常生活中的電子手表，大到車站、碼頭、機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。數(shù)字電子時鐘是一個對標準頻率（1Hz）進行計數(shù)的計數(shù)電路。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數(shù)字鐘，以保證其頻率的穩(wěn)定。以16進制芯片74HC161設計成6或10進制來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。采用CD4511作為顯示譯碼電路。選擇LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進來的二進制信號翻譯

4、成十進制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、內容提要</b></p><p>　　二、設計任務和要求</p><p>　　三、總體方案選擇的論證</p><p>　　四、單元電路的設計、元器件

5、選擇和參數(shù)計算</p><p><b>　　五、電路圖</b></p><p><b>　　六、組裝與調試</b></p><p><b>　　七、所用元器件</b></p><p><b>　　八、設計總結</b></p>&l

6、t;p><b>　　九、 附錄</b></p><p><b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘邏輯電路設計</p><p><b>　　內容提要</b></p><p>　　本次課程設計的目的是通過設計與實驗，了解CD4060、CD4511

7、，74HC74、74HCl61、74HC00、74HC04等芯片的功能和管腳排列，進一步理解設計方案與設計理念，擴展設計思路與視野。</p><p>　　二、設計任務和要求</p><p>　　用中小規(guī)模集成電路設計一臺能顯示日、時、分秒的數(shù)字電子鐘，要求如下：</p><p>　　1．由晶振電路產(chǎn)生1Hz 標準秒信號。</p><p>　

8、　2．秒、分為00—59六十進制計數(shù)器。</p><p>　　3．時為00—23二十四進制計數(shù)器。</p><p>　　4．周顯示從1—日為七進制計數(shù)器。</p><p>　　5．可手動校正：能分別進行秒、分、時、日的校正。只要將開關置于手動位</p><p>　　置，可分別對秒，分、時、日進行手動脈沖輸入調整或連續(xù)脈沖輸入的校正。</

9、p><p>　　三、總體方案的論證</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　根據(jù)設計方案，對照數(shù)字電子鐘的框圖，可分為以下幾個模塊進行設計：</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)譯碼、數(shù)碼顯示、校正電路</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器:是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定

10、度決定了數(shù)字鐘的質量。通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz標準秒脈沖。</p><p>　　計數(shù)譯碼:秒、分、時、日分別為60、60、24 和7 進制狀態(tài)表計數(shù)器。秒、分均為六十進制，即顯示00～59，它們的個位為十進制，十位為六進制。時為二十四進制計數(shù)器，顯示為00～23，個位仍為十進制，而十位為三進制，但當十進位計到2，而個位計到4 時清零，就為二十四進制了。</p><p&

11、gt;　　數(shù)碼顯示:采用共陰的數(shù)碼管。</p><p>　　校正電路:由于走時不準確而造成顯示的時間跳變過快或過慢，此時就要對表進行校準。這一功能利用手動單脈沖或連續(xù)脈沖輸入對其進行校準。</p><p>　　四、單元電路的設計、元器件選擇和參數(shù)計算</p><p><b>　　元器件選擇</b></p><p>　　7

12、4HC00：2輸入端四與非門，極限電源電壓7V。74HC04：內含6組相同的反相器,極限電源電壓7V。</p><p>　　74HC74：是個雙D觸發(fā)器，可以做成二分頻,極限電源電壓7V。</p><p>　　74HC161：可預置同步4位二進制計數(shù)器，即16進制，異步復位工作電壓到6V，可以與74LS161互替兼容。</p><p>　　CD4060：14級計數(shù)器

13、，最大可以進行14分頻，電壓范圍寬，應該可以工作在3V～15V。</p><p>　　CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅動器，用于驅動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，電源電壓范圍：3V~18V。</p><p>　　晶振：32768Hz的晶振經(jīng)過15分頻可以得到1Hz的信號。</p><p><b>　　單元電路設計</b&

14、gt;</p><p>　　Q0 Q1 Q2 Q3 狀態(tài)表</p><p>　　Q3Q2Q1Q0分別對應74HC161芯片的11、12、13、14引腳，24、60進制都要拆開為十位和個位顯示。</p><p><b>　　1、晶振電路</b></p><p>　　該電路產(chǎn)生1Hz和4Hz時鐘信號，連接到CD4060

15、上，2引腳輸出4Hz,3引腳輸出2Hz。3引腳的輸出經(jīng)芯片二分頻后得到1Hz的秒脈沖信號，2引腳設計為校正時鐘的信號。</p><p><b>　　2、日和時電路</b></p><p>　　小時是二十四進制，個位是0、1時是十進制的計數(shù)，小時個位接11、14引腳與非后成為置位端，十進制的9端接高電平，1端使能端和個位的1端連接，時為23時進位時置位。小時的個位12和

16、十位的13端口與非成為時的個位十位使能端。周是讓6端日的進位接到74HC161的2端時鐘線，日的74HC161芯片1端直接置1直接接12、13與非后的信號接到9端置位端。</p><p><b>　　3、秒、分電路</b></p><p>　　2Hz輸出經(jīng)芯片二分頻后，得到秒脈沖信號，經(jīng)開關后與74HC161的2端口時鐘信號連接。秒個位是十進制0—9。Q0Q1Q2Q3

17、引腳代表8421碼。74HC161的11、14端與非后做秒的十位時鐘信號輸入和自身置位輸入，Q0Q3與非做秒的十位。以秒的十位進位作為74HC161的2端時鐘信號。</p><p><b>　　五、電路圖</b></p><p><b>　?。?）整體電路</b></p><p><b>　?。?）晶振電路&l

18、t;/b></p><p>　　圖中CD406014為分頻，74HC74為二分頻。</p><p><b>　　（3）秒、分電路</b></p><p><b>　　（4）時、日電路</b></p><p><b>　　六、組裝與調試</b></p><

19、;p>　　分為3個板，時、日模塊，分、秒模塊和晶振模塊。所用儀器為單片機開發(fā)板一塊和數(shù)字萬用表。</p><p>　　調試晶振模塊的秒脈沖信號，用開發(fā)板為模塊供電，連接開發(fā)板的數(shù)碼管和1Hz信號輸出，通過觀察數(shù)小燈的閃爍頻率來計算秒脈沖信號。調試發(fā)現(xiàn)，小燈30秒大約閃爍60次，即平均1秒2次，用螺絲刀旋轉電容改變電容大小，直到10秒閃爍10次，即1秒閃爍一次，輸出信號即為1Hz，然后調試4Hz，與1Hz信號

20、調試方法一樣。再調試秒、分，沒有問題，調試日時，數(shù)碼管顯示有問題，經(jīng)檢查，數(shù)碼管2個引腳短接了。修改后，測試無誤，調試完成。</p><p><b>　　七、所用元器件</b></p><p><b>　　八、設計總結</b></p><p><b>　　系統(tǒng)分析</b></p>&l

21、t;p>　　經(jīng)測試，電路可以實現(xiàn)設計要求，可以實現(xiàn)數(shù)字鐘的基本功能，秒脈沖信號及60、24進制計數(shù)器等模塊均可正常工作。</p><p>　　焊接晶振時，發(fā)現(xiàn)晶振不起振。檢查發(fā)現(xiàn)焊接時容連接部分沒有接地。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過這次數(shù)字電子鐘的課程設計，把課本上學到的知識與實踐相結合。從中對

22、學到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。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

23、實現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。通過這次課程設計，讓我受益非淺。首先深入的了解了設計電路的步驟。當我們接手一個課題或項目的時候，不是馬上就動手搞。而是應該先進行可行性論證。在實驗過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計算等等，提高我的實踐動手操作能力，同時通過調試來發(fā)現(xiàn)自己的錯誤并分析及排除這些故障。</p><p><b>　　九、附錄</b></p><p><b&

24、gt;　　實物圖</b></p><p><b>　　芯片圖</b></p><p><b>　　74HC00</b></p><p>　　74HC04 74HC74</p><p>　　74HC161 數(shù)碼

25、管</p><p>　　CD4060 CD4511</p><p><b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　[1] 康華光 《電子技術基礎（數(shù)字部分）》 北京：高等教育出版社，2000(數(shù)字鐘論文)</p><p>　　[2] 康華光 《電子技術基礎數(shù)字