数字逻辑电路课程设计

1、数字逻辑电路课程设计一、设计题目设计一个多功能数字电子时钟二、设计目的1了 解 数 字电 路 的 基本 组 成，认 识 数 字 信 号 、逻 辑电 平 和逻 辑 关 系 。 2. 接 触数 字 电 路 的 调 试 过 程 ，对 数 字 电 路达 到 一 个大 体 的 感性 认 识。 3熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。 4 掌握 数 字 钟的 设 计 、组 装 与 调试 方 法 。5熟悉仿真软件的使用，掌握面包板结构及其接线方法。三、技术指标与要求1 准 确 计 时 ， 数 字 形 式 显 示 分 ， 秒 。2 分和 秒 为 60 进 制 。 其中 分 和 秒的 十 位

2、要求 到 5，个 位 要 求到 9。 3能够校正时间。4布局合理，置线美观。四、设计与实践内容 器 件 ： 74161 4 片， 7448 4 片 ， NE555 1 片 ， 共阴 七段 数 码 管 4 片， 7404 1 片 ， 7400 2 片 ， 0.01UF 电容 3 个 ， 15K 电 阻 1 个 ， 68K 电阻 1 个 ，10UF 电 容 1 个 ， 发光 二极 管 2 个 ， 3.3K 电 阻 2 个 。1 集成二进制计数器 74LS16174LS161 是 4 位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步 清零、同步并行置数 、保持等功能。 74LS161

3、的逻辑电路图和引脚排列图如图 1 所示， CR是异步清零端，LD是预置数控制端，Do , D1 , D2, D3是预置数据输人端，P和T是计数使能端，C是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。a)74LS6l的逻樹电路图14 13 12 1110CR CP , Di D? Dj P GND16 15T74LSI61LDCPDoDi庄CR DiP匚吗宀；%曲图1 74LSI674LSI61 的逻辑电路图和引脚图(1 )异步清零功能当CR = 0时，不管其他输人端的状态如何(包括时钟信号CP), 4个触发器的输出全为零。(2)同步并行预置数功能在CR = 1的条件下，当LD = 0

4、且有时钟脉冲 CP的上升沿作用时，D3, D2 , Di, Do 输入端的数据将分别被 Q3Qo所接收。由于置数操作必须有CP脉冲上升沿相配合，故称为同步置数。(3 )保持功能在CR=LD = 1的条件下，当T = P= 0时，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原 有状态不变(停止计数)。(4)同步二进制计数功能当CR = LD = P = T = 1时，74LS161处于计数状态，电路从 0000状态开始，连续输入 16个计数脉冲后，电路 将从1111状态返回到0000状态，状态表见表 2。(5 )进位输出C当计数控制端T= 1，且触发器全为1时，进位输出为1，否则为零。表1 74LS16

5、1的功能表输入输出CP CK LDPTD,DiDoQ、 Qj Q】QoxOxxxxxxx0 0 0 01 lOxxdebadcbaxliOxxxxx保持x11x0xXXX保持W = 0)I11XXXX计数表2进制同步加法计数器的状态表输入脉冲数Q；Q?QTQ3Q严Q；*1QS*11000000012000100103-00100011400110100501000101601010110701100111P 8011110009100010011010011010111010101112101111001311001101141101111015.111011111611110000内容:1)

6、 根据设计要求设计实验电路图。2) 将设计好的电路图在仿真软件上仿真。3) 仿真可以实现电路功能后，根据该电路图在面包板上连 接好电路。4) 接好电路后，接上电源测试电路各个功能能否实现。若 不能实现，利用发光二极管检查电路问题并修改直到电 路各功能实现。5) 电路可以正常实现各功能后，给指导老师评定分数后， 将各器件放回实验室，根据实际写好实验报告。本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高， 由于设计方便，操作简单，成为了设 计时的首选。数字式计时器一般由振荡

7、器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组 成。在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器，由不同进 制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。 秒信号送入计数器进行计数，把累 计的结果以 分秒的数字显示出来。 分秒显示分别由六十进制计数器、 译码器、显示器构成。其原理框图如图 1.1所示。分十位甘个位秒卜位?!00时脉冲杪分60迥剳订敲閱60述曲讣竝貂秒It冲arm图1.1五、设计电路原理图及其分析1 .译码显示电路6* U I-斗48N3U1SEVENa 4 a , - -vdHK- - - U- 一U2 1A:Ae-OBo GCo-OD ELT:9F：RBI7Cam-AB

8、 CDE FG2.译码显示电路连接计数器o.A QAB Q|8e -QE0 -aQ ID该电路利用计数器的计数功能，并将输出信号传送到7448七段显示 译码器译码后由七段显示器显示其计数功能。3.六十进制计数器(显示秒或分)3vcc*IENT EUP-RCOCLK HA 1B oe QC0 fc QD-CLR LOA U14Ag 740QK理C1LR -l D1ACLh-12-.1174161NENT眈0 ENPI I I b ii an b JCP U14 6 LD1Z4ii - d如图，六十进制电路，运用反馈置数法实现六进制部分：QA和QB接与非门输入，输出接LD 十进制部分：QA和QD接

9、与非门输入，输出接LD 六一十进制之间：十进制与非门输出接CLK。4产生脉冲的555多谐振荡电路图L.R3R4555 TIMER I:二U2VCCRS-TRATEDOUT,16严C4THf?TRIEON - CUD 10hF该电路是根据NE555芯片多谐振荡电 路产生时钟脉冲的原理接成的，利用 555定时器组成的多谐振荡器接通电源 后，电容C1被充电，当电压上升到一 定数值时里面集成的三极管导通，然后 通过电阻和三极管放电，不断的充放电 从而产生一定周期的脉冲，通过改变电 路上器件的值可以微调脉冲周期。根据 公式t=(R1+R2)CIn2，选择适当的电阻 和电容，使得电路产生的时钟脉冲的频 率

10、为1Hz。则该电路就可以为计数器提 供合适的脉冲 10uF5.综合电路图凹汨型圏更走H74CCMU16AAICCEFGA ilA i at C M D DDOE LT OF RIIDCtaJ4rU11A74D0N74CCMWttc魔 n imM LT Off HR DCVI$a:H SE-COM.K：l：TONa- 1 7 ? 2 力U15.A74CON-4.Msir血nH1ECflTtfim六、心得体会在调试时，应分阶段连接调试，一步一步地进行。例如，先连接好个位的十进制计数器，电路工作正确后，再接十位的计数器。两者都正常后，再将60进制计数器连接起来。采用这种步步为营的接线和调试方法（称为自下而上），能 较容易地发现问题并排除故障