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设计名称:
数字电子钟课程设计
起止日期:
2011-5-30—2011-6-5指导教师:
倪琳
一、任务和要求:
(1)采用八段数码管,显示范围00时00分00秒——23时59分59秒。
(2)说明设计方案,计算元件参数。
(3)当电路发生走时误差时,要求电路具有校时功能。
(4)小组成员共同完成设计,并及时发现并解决问题。
(5)撰写设计报告:
写出设计过程,附上有关资料和图纸,写上心得体会。
二、设计框图
1HZ秒脉冲
三、所需仪器设备
1.74LS08:
2片(含2个IC-14P底座)
【四组两输入端与门】
2.74LS02:
1片(含1个IC-14P底座)
【四组两输入端或非门】
3.74Ls00:
【四组两输入端与非门】
4.74LS90:
6片(含6个IC-14P底座)
5.74LS47:
6片(含6个IC-16P底座)
6.555:
1片(含1个IC-8P座)
7.共阳极数码管(2连8段):
3片10.C10uF:
1只C0.01uF:
1片
8.拨动开关:
2个按钮开关:
1个11.通用版(大号):
1块
9.可变电阻100K:
1只R--5k:
4只12.焊锡丝、导线(单股细)若干
一、摘要…………………………………………………………………………4
二、设计内容…………………………………………………………………5
1、总体方案设计……………………………………………………………5
2、主要电路设计……………………………………………………………6
(1)、电路组成部分………………………………………………………6
(2)各部分具体设计方案……………………………………………6
3、555定时器…………………………………………………………………10
(1)555定时器工作原理………………………………………………10
(2)、555定时器的组成…………………………………………………11
4、总体设计电路……………………………………………………………13
5、电路总体说明……………………………………………………………14
三、心得与体会………………………………………………………………15
四、参考文献…………………………………………………………………15
一、摘要:
随之数字电子技术的发展,数字时钟在生活中的应用越来越广泛。
各种仪表的工作、定时器的制作等,这些都离不开数字时钟的控制。
在学习了数字电子技术这门课程后,我们应该掌握设计数字时钟的原理理及方法。
这次的设计中,我们要将学到的理论知识运用到实际的电路中。
我们要先了解各种芯片的功能、接线方法、引脚等内容,然后将他们有效地连接在一起,组成实际的电路。
然后将电路进行调试,保证其能够达到设计的要求。
通过这次课程设计,希望能使每个学生都能够掌握芯片的功能及数字时钟的设计方法。
让每个学生能够将理论知识应用到实际应用中,增强学生的动手能力。
同时也能使学生对数字电子技术有一个全面的了解。
通过我们自己动手、亲身实践,使我们能够真正理解所学的知识,为我们将来踏入社会做准备。
通过这次设计,我们能够亲身感受到现实生活中各种仪器的设计者艰辛。
同时,设计能够激发我们的创新思维,让我们能在所学知识的基础上发现更多的新知识。
二、设计内容:
1.总体方案设计:
(1)、工作原理:
数字电子钟所采用的是十六进制计数器74LS161和十进制计数器74SL160,根据时分秒各个部分的的不同功能,设计成不同进制。
秒的个位,需要10进制计数器,十位需6进制计数器。
秒部分设计与分钟的设计完全相同;
时部分的设计为当时钟计数到24时,使计数器的小时部分清零,从而实现整体循环计时。
(2)、各芯片的引脚图及功能表如下:
1、位同步计数器74LS161引脚结构图,如图1(74SL160的引脚结构与74SL161完全相同)
2、与非门74LS00引脚结构图,如图2
3、74LS161功能如表1所示
4、非门真值表如表2所示
2、主要电路设计:
(一)、电路组成部分:
1、计数部分:
利用74LS161芯片,74LS160芯片和74LS00芯片组成的计数器,它们采用异步连接,利用外接标准1Hz脉冲信号进行计数。
2、显示部分:
将三片74LS161芯片和三片74LS60的Q0Q1Q2Q3脚分别接到实验箱上的数码显示管上,根据脉冲的个数显示时间。
(二)各部分具体设计方案:
1、秒设计:
(1)、秒部分具体设计如图3所示。
(2)、秒的个位部分的设计:
利用十进制计数器74LS160和与非门74LS00在面包板上设计10进制计数器显示秒的个位。
计数器的1脚接高电平,7脚及10脚接1。
因为7脚和10脚同时为1时计数器处于计数工作状态。
秒的个位15脚和十位的2脚相接从而实现同步工作,1接十位的7脚和10脚。
个位计数器由Q3Q2Q1Q0(0000)增加到(1001)时产生进位,十位部计数器的2脚脉冲输入端CP,从而实现10进制计数和进位功能。
(3)秒的十位部分的设计:
利用74LS161和74LS00在面包板上设计6进制计数器显示秒的十位。
7脚和10脚接各位计数器的15脚(串行进位输出端),当个位计数器由Q3Q2Q1Q0(0000)增加到(1001)时产生进位,并十位部分开始计数,通过74LS00对Q1Q2与非接入74LS161的1脚清零端和分个位计数器2
2、分设计:
(1)、分钟部分具体设计如图4示。
(2)、分的个位设计:
利用74LS160和74LS00设计10进制计数器显示分的个位。
1脚、7脚和10脚接高电平,15脚(串行进位输出端)接十位计数器的7脚和10脚。
当个位计数器由Q3Q2Q1Q0(0000)增加到(1001)时产生进位。
十位计数器和各位计数器的2脚相接从而实现同步工作。
并将计数器的2脚接脉冲输入端,从而实现10进制计数器和进位功能。
(3)、分的十位设计:
利用74LS160和74LS00在面包板上设计6进制计数器显示分的十位。
当由Q3Q2Q1Q(0000)增加到(0101)时产生进位,通过74LS00对Q2Q1与非接入74LS161的1脚清零端和小时的个位计数器的2脚脉冲输入端,从而实现6进制计数器和进位功能。
3、时设计:
(1)、小时部分具体设计如图5所示。
(2)、时的个位设计:
利用74LS160和74LS00设计10进制计数器显示小时的个位。
7脚和10脚接高电平。
15脚(串行进位输出端)接入十位计数器的7脚和10脚,个位计数器和十位计数器的2脚相接从而实现同步工作方式。
小时十位计数器的2脚脉冲输入端,从而实现10进制计数器和进位功能。
(3)、时的十位设计:
利用74LS161和74LS00在面包板上设计计数器显示分钟的十位。
当十位计数器由Q3Q2Q1Q0(0000)增加到(0010)并且个位计数器Q3Q2Q1Q0由(0000)增加到(0100)时,通过74LS00对十位计数器的Q1和个位计数器Q2与非,分别接入十位和个位的74LS161的1脚清零端,从而共同完成24进制计数器并清零。
3、555定时器:
(1)555定时器工作原理:
555定时器的内部电路框图如图2.1.1所示。
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为
VCC,C2的反向输入端电压为
VCC。
若触发输入端TR的电压小于
VCC,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于
VCC,同时TR端的电压大于
VCC,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
555定时器的内部电路框图如图2.1.2所示。
它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压
VCC和
图2.1.1
(2)、555定时器的组成:
1)结构组成:
1、由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器;
2、两个电压比较器C1和C2;
3、由门电路G1和G2构成的一个基本RS触发器;
4、一个放电三极管VTD和一个缓冲器G3.
2)外部引脚名称:
1、第一引脚是接地端;
2、第二引脚
是低电平触发端;
3、第三引脚V0是输出端;
4、第四引脚
是复位端;
5、第五引脚CO是电压控制端;
6、第六引脚TH是高电平触发端;
7、第七引脚VD是放电端;
8、第八引脚+VCC是外加电源端。
(3)、功能表如图2.1.3所示:
R
VTHV
V0
VTD
×
×
饱和导通
1
>
VCC>
VCC
<
VCC<
截止
不变
4、总体设计电路图:
5、电路总体说明:
通过外接时钟脉冲CP的作用下秒的个位加法计数器开始记数,通过译码器和数码显示管显示数字即计数器。
当经过10个脉冲信号后,秒个位计数器完成一次循环,秒十位计数器的CP与秒个位计数器的CP同步秒个位计数器的Qcc使得秒十位的P和T端同时为1(Qcc为进位端,当个位为9时进位并Qcc1)从而秒十位开始计数,秒十位计数器工作1次,通过译码器和数码显示管,秒十位数字加1。
当经过60个脉冲信号,秒部分完成一个周期,分钟个位计数器的CP通过秒十位计数器的Q2Q1与非得到脉冲,分钟个位计数器工作一次,通过译码器和数码显示管,分钟的个位数字加1。
分部分的工作方式与秒部分完全相同。
当经过3600个脉冲信号,分钟部分完成一个周期,小时个位计数器的CP通过分十位计数器的Q2Q1与非得到脉冲,小时个位计数器工作一次,通过译码器和数码显示管,小时的个位数字加1。
当小时个位部分完成一个周期,小时十位计数器的CP与小时个位计数器的CP同步小时个位计数器的Qcc使得小时十位的P和T端同时为1从而小时十位开始计数,小时十位计数器工作1次,通过译码器和数码显示管,小时的十位数字加1。
当小时十位部分计数到2同时小时的个位部分计数到4,小时个位计数器的清零端和十位计数器的清零端通过小时个位计数器的Q2和小时十位计数器的Q1与非得到信号,小时部分清零,从而完成了1次24小时计时。
三、心得与体会:
通过大三对数字电子电路和模拟电子电路的学习,我对电子技术有了一些初步了解,但那都是一些理论的东西,没有应用到实践中。
但经过这次为期一周的课程设计,使我把学到的理论知识与实践相结合,从中对学到的知识有了更进一步的理解
通过这次设计,我感觉有很大的收获。
首先,通过这次课程设计使自己对课本上的知识可以应用于实际,使理论与实际相结合,加深自己对课本知识的更好理解,同时也段练了我个人的动手能力,使我能够充分利用图书馆去查阅资料,增加了许多课本以外的知识。
更加了解了时序逻辑电路的设计步骤及方法。
对时序逻辑电路的触发方式的理解更加深刻即同步连接方式和异步连接方式的了解。
增加了对74LS161,74LS160和74LS00芯片引脚结构和功能的理解及运用,尤其是74LS161和74LS160的清零端和进位端的功能。
设计面包板的过程中,要考虑到整体的美观性,连接电路时对各线路的连接要细致,画线要仔细。
在这个过程中,锻炼了我的细心和耐心。
这次课程设计对我的各方面能力提高有很大帮助。
总之,经过这次课程设计无论从动手实践能力还是从理论分析的方面都得到了很好的锻炼和提高,对我以后的工作和学习都有深刻的影响。
参考文献:
1、阎石.数字电子技术.第五版.高等教育出版社
2、杨颂华.数字电子技术基础.西安电子科技大学出版社
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指导老师评语
课程设计成绩
指导老师签字
2010年月日
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- 温度 报警器 设计