数字电子技术课程设计报告

吉林建筑大学电气与计算机学院数字电子技术课程设计报告设计题目：数字电子钟专业班级：学生姓名：学号：指导教师：许亮张玉红设计时间：2016.06.11－2016.06.22教师评语：教师评语：成绩评阅教师日期数字电子钟一、目的1、掌握数字钟的设计、组装与调试。2、熟悉集成电路的使用方法。二、设计任务及要求1、以数字形式显示时、分、秒。2、小时计时采用十二进制的计时方式，分、秒采用六十进制的计时方式。3、具有快速校准时、分的功能。4、计时误差：<=10s/天。三、设计原理数字电子钟由基准频率源、分频器、计数器、译码显示驱动器、数字显示器和校准电路等六部分组成。时显示器秒显示器分显示器时显示器秒显示器分显示器时译码器时译码器秒译码器分译码器时计数器时计数器秒计数器分计数器校时电路校时电路震荡器震荡器分频器信号发生器由振荡器与分频器组成。振荡器频率越高，计时精度也就越高。振荡器产生的信号通过分频器产生稳定的脉冲信号，输出的信号频率为1HZ的标准秒脉冲，作为数字电子钟的脉冲信号。信号发生器产生的每秒一次的方波信号输入到时、分、秒的计数器，秒计数器满60后向分钟计数器进位，分钟计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器以12小时为一个周期循环，满12清零从头开始。所有计数显示都由译码器通过BCD码-七段显示译码驱动器显示，计数过程中出现误差，可以采用校时电路进行调整。1、信号发生器信号发生器利用555电路，通过电容电阻定时，产生稳定频率的信号脉冲供数字电子钟的基准计数信号。根据公式：f=1.43/C（R1+2R2）产生约1HZ的信号脉冲，我们选取C=4.7μF，R1=R2=100KΩ。分电路图如下：图1信号发生器2、六十进制计数电路整个电子钟电路中秒计数和分计数都要用到六十进制计数电路。六十进制电路可以利用两片74LS160来实现，具体原理图如下：图2六十进制计数器3、十二进制计数电路数字电子钟电路中“时”部分要用到十二进制计数电路。十二进制电路可以用两片74LS160来实现。由两片74LS160连接成的十二进制计数器，采用反馈清零法，时钟同步，低位片进位给高位的CTT和CTP。其原理图如下：图3十二进制计数器4、校时电路对于数字电子钟，校时功能应该说是必不可少的部分。其原理是利用单刀双掷开关切断信号脉冲。当开关打到1端时电路正常计数工作，当开关打到2端时，“时”或“分”部分可以自由计数到你想要的时间。具体原理图如下：图4校时电路5、译码显示电路译码器与七段数码管相连接，达到翻译代码并显示为数字的作用。七段数码管显示十进制的数字。74LS48和七段共阴数码管连接，将74LS160输出的信号翻译到数码管上实现显示十进制数。图5译码显示器四、总电路图 图6总电路图五、元件清单元件名称个数（个）74LS48674LS160674LS006NE555P1七段数码管6单刀双开关2电阻（100KΩ）2电阻（2KΩ）1电容（4.7μF）1电容（0.01μF）1插线若干六、设计流程1、查找资料、通过对比确定电路模型及所选取的元件。2、进行Multisim仿真，不断调试，查看仿真结果是否达到我们期望的效果。3、按照仿真电路，进行插线。首先连接信号发生器电路，进行调试，使其稳定输出1HZ的脉冲信号。4、连接“秒”电路部分，进行调试，使“秒”部分电路实现正常计数功能，再连接“分”电路，进行调试。5、“秒”、“分”电路计时均正确后连接“时”部分电路，进行调试直至正确计数。6、“秒”、“分”、“时”电路基本计数功能实现后，连接校时电路，进行调试，直至校时效果出现。7、校时完成后，连接测试电路准确性。8、所有部分都完成后，进行整个电路所有功能调试，出现故障一部分一部分的检查排除，直至最后效果出来为止。七、故障分析及调试1、在电路设计过程中存在元件使用的不当如输入端与输出端的链接失误。应多次进行仿真模拟推测失误的地方。2、在仿真过程中由于软件应用的不熟练导致在实用软件的过程中连线不正确。器件找的不对，并且在模拟过程中易出错。比如本图中两个开关实在找不到直接进行的连线，应当反复检查是否出现错误，并通过不断地实验设计完善对软件的使用。3、如果出现仿真错误时可能是因为在校时电路中连接的失误导致的。八、精度分析通过模拟仿真的得出的结论可以使得该电路实现数字电子钟的功能。但是存在一定的误差，应该是在555定时器在发出信号时的误差。九、收获体会通过对数字时钟课程设计的设计和仿真，我觉得自己真的学到了很多。首先，我对数字时钟的结构及原理与了很好的了解，对时、分、秒的设计以及校时有了一定的了解；其次，我了解了不少器件功能的应用，能够较合理的选用集成电路器件，加深了对数字电路的认识和理解，将所学的理论知识与实际运用结合起来；再次，我学会了操作和使用仿真软件Multisim以及其他版本的仿真软件，如EWB等，能够较好地利用这些软件进行电路的仿真和调试。更重要的是，这次课程设计的制作过程中，在不断地发现问题和调试并解决问题的过程中，我学会了在设计中独立地解决问题，也包括怎样去查找问题，同时我发现，只有不断的尝试，亲手去操作，我们才能真正发现学习的乐趣，得到我们想要的结果。在整个设计阶段，调试过程我花的时间比较多，其间更换了不少器件。因为当我们利用Multisim等软件对设计的电路进行计算机仿真时，软件有时会出问题，在理论上可行的电路在调试中未必能显示出来，所以我只能通过查阅相关资料，不断地尝试，更换器件，耐心、仔细地分析问题，直到得到最后正确的结果。通过对本次课程设计的研究，将“模拟电子技术”、“数字电子技术”等课程的理论与实践有机的结合起来。每次课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己处理分析电路，设计电路的能力。我相信是对我的一个很好的提高。平时在学习理论知识的时候，我们应该更注重实践。这次的课程设计让我懂得了它们在实际中的用途，还有我们身边的很多数字钟电路，这些都是我们自己可以实现的，以前那些神秘的东西在不断的学习过程中变得不再那么神秘，我相信，以后还有更多的谜底被揭开。通过这次课程设计，我还更加深了理论知识的学习。这次的设计电路我用到了计数器、译码器等，通过自己分析和设计更好地运用了它们，而且还学会了它们更多的功能，发现它们的功能远比书上说的多很多，可以利用不同的接法设计出各种各样不同的电路出来。我不仅更进一步的巩固了以往所学的知识，而且很好的了解和掌握了原来不知道或掌握不好的知识结构，特别是了解和掌握了很多时钟专用芯片的功能以及用法，这些芯片的功能和用法都是和人们的实际生产生活紧密相关的，在实际的研发过程中都具有很强的代表性。在此次的设计中，通过对电路性能指标的测试与调试，加强了我在分析和解决设计故障方面的能力,为以后做设计打下了基础。我还懂得理论与实际相结合是很重要的，只有书上的理论知识是远远不够的，只有把理论知识与实际相结合，在实际操作中验证理论的正确性，加强自己对知识的理解，才能加重自己在社会中拼搏的筹码。所以，我们必须好好掌握这些知识结构，为将来走上工作岗位，解决实际问题打下良好的基础。十、参考文献1、彭介华《电子技术课程设计指导》高等教育出版社2、阎石《数字