数字电路逻辑设计课设

太原理工大学现代科技学院课程设计实用文档太原理工大学现代科技学院数字电路逻辑设计课程设计设计名称三位数字显示计时系统专业班级学号姓名指导教师张博

太原理工大学现代科技学院专业班级学生姓名课程名称数字电路逻辑设计设计名称三位数字显示计时系统设计周数1.5周指导教师张博设计任务主要设计参数设计一个三位数字显示的时间计数系统，要求：计时要求精确到秒，最大计时9分59秒；设计按钮开关控制计时器的启动、停止及清零；（3）要求开机时可以自动清零。设计内容设计要求1、根据选题要求，进行方案比较，画出系统框图，进行初步设计。2、设计单元电路，计算参数，选择元器件。3、画出系统电路原理图。4、利用EWB软件对原理图进行仿真，修改设计中的疏漏。5、现场安装调试。6、撰写课程设计说明书。主要参考资料1贾秀美.数字电路硬件设计实践.高等教育出版社,2008学生提交归档文件课程设计说明书，主要包括以下内容：设计方案，系统框图，原理分析；系统各模块的原理图；3.EWB软件仿真分析；4.设计总结部分，指出设计系统的特点及选用方案优缺点，提出改进意见及展望，总结设计收获、体会；5.参考文献。课程设计任务书注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。指导教师签名：日期：目录TOC\o"1-2"\h\u17027一、设计目的 -1-专业班级学号姓名成绩……装………订…………线……………装………订…………线………三位数字显示计时系统一、设计目的1.

进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。

2.

巩固加深理解数字电路的基本理论知识，学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法及在面板上接线的方法、技术、要注意的问题。

3.

培养数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法。

4.

培养细致、认真做实验的习惯。

5.

培养实践技能，提高分析解决实际问题的能力。

6.

学会运用仿真软件进行电路仿真。二、设计任务设计一个3位数字显示的时间计数系统，以供运动员比赛用。要求如下：1.

精确到秒，最大计时为9分59秒。

2.

开机时自动清零。3.

具有启停输入控制功能，按下启停输入控制键时，开始计时，再次按下时，停止计时。

4.

用7段数码管显示时间。三、设计方案数字显示计时系统是通过控制电路使加法计数器对连续脉冲进行计数，而加法计数器通过译码器来显示它记忆的脉冲周期个数。

1.连续脉冲发生：

可选用555定时器构成的多谐振荡器产生，也可选用石英晶体振荡器，通过计数器分频产生，获得精确的秒脉冲信号。

2．计数及译码显示：

加法计数器构成电子秒表的计数单元。分频器输出端取得周期为一秒的矩形脉冲送入计数器中。

三个计数器的输出端分别与三个数码显示译码器的相应输入端连接。可显示0：00——9：59计时。四、设计要求1.设计思路清晰，给出整体设计框图；

2.设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；

3.总电路设计；

4.计算机仿真；5.安装调试电路；

6.写出设计报告。五、设计原理1.74LS160功能表;

输入输出CRLDCTTCTPCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30********10**↑d0d1d2d31111↑****110******1110*****0000d0d1d2d3计数触发器保持，CO=0保持74LS160，为模十加法计数器。使用三片：第一片清零端CR,置数端LD,CTT,CTP均置1，CP输入连续脉冲，实现模十计数，经过十个脉冲后，输出端CO=1。将第一片芯片的输出端CO接第二个芯片的CTT和CTP，第二个芯片的置数端LD置1，CP输入连续脉冲，当第一个芯片循环一次时才开始计数。由于该芯片为异步清零，所以将输出QB,QC接入与非门，输出接入清零端CR,

当计数至5时，实现清零，完成模六计数。将第二片芯片的清零端的CR接高位片的脉冲输入端CP，高位位片清零端CR,置数端LD,CTT,CTP均置1，当第二片芯片实现一次清零即模六计数一次，才开始计数，实现模十计数。2．74L00为与非门芯片。

与非门功能表ABY001011110110六、设计仿真七、设计实验操作1.取实验所需芯片：一片74LS00，三片74LS160

2.分别将三个74LS160电源,接地端接好,CP接连续脉冲，ENT,ENP,LD,CLR接1，QA,QB,QC,QD接数码显示管的A,B,C,D，测试芯片的计数功能。74LS00电源,接地接好，按与非门的功能表测试芯片功能。

3．测试完成后，按如上仿真电路图连线。4.安装、调试步骤

1)

按照真值表和管脚图用3块74LS160安装成最大为9分59秒的计时器，使其能正确显示。

2)

按照管脚图和原理图对应接好数码管，使其准确显示数字。

3)

把已插入但未连接的线理清楚，然后把它们对应接入正确位置，使电路接通。

实践表明，一个电子装置，即使用仿真软件仿真没问题，但接实物时，往往不能达到设计的预期效果。因此电子产品做出来之后，不仅要仿真，更要进行实物测试。这是因为设计者在设计时，很难考虑到实际的各种情况及其所处环境对电路的影响程度。八、故障分析及原因在电路的调试过程中，可谓是历经艰难险阻，通过排除故障后，才把电路给测试通过。

8.1故障产生原因

对于新设计电路来说，调试中产生的故障原因主要有以下几种情况。

1)

元器件、接口处损坏。电子电路中通常有很多的元器件在安装的过程中，由于某种不正确操作，容易损坏电子器件。电子器件损坏后，将使电路不能实现它的功能。

2)

电子器件与面包板接触不良。由于线与接口处孔的大小不是很适合，接上的线比较容易脱落：由于管脚没插好，也会导致接触不良。

3)

安装的接线电路与原理图不一致，主要是某些管脚比较靠近，接线时没注意就接错了

4)

某些电子器件的没用到的端子没有接地线或接高电平。

5)

竞争与冒险现象。当电子器件的两端同时同时变化时，容易产生竞争冒险现象，导致电路显示不稳定。8.2故障的分析方法

在电路的调试过程中不可避免的出现各种各样的问题，在查找故障时，需要耐心和细心，一步一步地检查。

1)

安装前，对每个器件进行检查，是否有管脚缺失，是否与功能表的各项功能一致。

2)

在安装时要逐个安装、调试，检查是否达到了预定的要求。3)

在断电情况下，观察是否有器件没有与面包板接触好，是否有线脱落的现象，是否按照了原理图上进行安装，是否有器件没有接通电源。

4)

在通电情况下，用一根导线接到共阴极的LED上，另一端接到待检查处，从信号源到输出一一进行检查，观察是否与仿真时的情况一致，是否与预期的电平一致。九、实验结果0：00

0：01

0：02

…

0：09

0：10

…

0：19

0：20

…

…

0：59

1：00

…

…

9：59

0：00

十、设计总结及体会数字电路逻辑设计的课程设计结束了，我和同学们一起度过了这段忙碌而充实的时光。这次的课程设计深刻的反映出实践是检验真理的唯一标准这句话的真谛。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养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。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。在这次设计过程中，体现出了自己设计开发系统的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在今后的学习中，我们应该发现自己的不足然后虚心学习，更加完善自己，为今后步入社会参加工作打下足够的基础。致谢在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！

另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结束的时候，能够将学到的知识应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。

感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。

在这次课程设计的撰写中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。

最后再一次感谢所有在设计中帮助过我的良师益友和同学。参考文献1.谢自美主编《电子线路设计、实验、测试》武汉：华中理工出版社，20002.郭照南主编《电子技术与EDA技术课程设计》长沙：中南大学出版社，2010

3.阎石主编.《数字电子技术基础》

北京：高等教育出版社，20064.郭照南主编.《电子技术基础实验与仿真》长沙：中南大学出版社，20085.王俊峰主编.《电工与电子技术实验教程》.郑州：黄河水利出版社，2001