1、课程设计多功能数字时钟设计1 成绩： 分系课 程 设 计 报 告 书课程设计名称电子技术课程设计题 目多功能数字时钟设计学 生 姓 名专 业班 级指 导 教 师 日期： 2010年7月5日摘要：秒表是电器制造，电子，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。此次设计的60进制计数器是主要由10进制计数器74160、与非门、频率发生器等数字芯片与部分模拟器件构成的一种电子产品。60进制计数器具有计数和计时的功能。首先74160是一个10进制计
2、数芯片.用两片可构成最大为100进制的计数器.只要将左边一个74160的D1和D2端接一个与非门，然后与非门的输出端接两片74160的CLR便构成了60进制计数器。关键字：74160，计数器，时钟发生器Abstract: Stopwatch, electric appliances manufacturing is the kingdom, and industrial automation control, national defense, laboratory and scientific research units ideal timekeeping instrument, it i
3、s widely used in all kinds of relays, electromagnetic switch, controller, ting, timer when such time test. Using the current electricity stopwatch is mostly pointer type or integrated circuit model, the structure is relatively complex, single function testing.The design of the system 60 counter is m
4、ainly consists of ten in 74160 counter, two cross-coupled nand gates, frequency generator with digital chip part of an emulator pieces of electronic products. 60 of the timing counter with count and function. First 74160 is one in 10. Use two count chips may constitute a system of 100. If left a cou
5、nter the D1 and D2 74160 termination a cross-coupled nand gates, and then connect the two cross-coupled nand gates 74160 two output terminals of CLR constitute a 60 in counterKey words: 74160,Counter,The clock generator目 录前言 11.总体设计方案 22.单元模块设计 22.1 电源电路 22.2 74160功能简介 32.3 段数码管 32.4 信号发生器 43.系统功能 5
6、3.1 EWB仿真软件简介 53.2 EWB仿真结果 63.2.1 仿真初始值设定 63.2.2 仿真中间值 73.2.3 仿真终点值 74.设计总结 85.参考文献 8前言当今社会各种学习生活中，许多场合需要用到计数和计时的器件，所以各种计数器就应运而生。我们为适应高校等多代表队单位活动的需要，本次所做的课程设计就是一个简单计数器的一个电子产品,讲述了电路各部分的设计原理及所能实现的功能 ,它要求要对10进制计数器74160、与非门、频率发生器等数字芯片与部分模拟器件熟悉，并能加以运用。计数器市面上的产品已经非常的多，对于自己设计的这个电子产品也自知有许多的不足，但能首次设计自己的产品，并能
7、在实现相同功能的基础上节约成本也是非常有意义的，还有助于提高自己的动手能力，丰富课余生活。1.总体设计方案60进制计数器由基本功能和扩展功能两部分组成。基本功能，即开始计数，当开关打开是开始计数，满60就清零。扩展功能为在调整好适当的频率后可以作为计时器使用。根据该设计任务要求，具体实现的设计方案如下图所示：图1 总体设计框图2.单元模块设计2.1 电源电路图2 电源电路图开关电源的工作原理是：交流电源输入经整流滤波成直流; 通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,
8、控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的;2.2 74160功能简介 图3 74160实物图74160，是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端与同步清除端不同的是，它不受时钟脉冲控制，只要来有效电平，就立即清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。具体功能如下：异步清零功能 只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号为CT=0，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1（6），而是N（7）状态。其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信
9、号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态,清零端是低电平有效。同步置数功能 当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0D3的数据被置入计数器并呈现在Q0Q3端。2.3 段数码管图4 8段数码管8段数码管是由8个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。通常将这8个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g,dp这8个笔划，如图4。由图可见，通过一个8位的二进制电平信号就可以显示出想要的结果。例如，点亮二极管b、c，数码管将会显示数字1，点亮a、b、c、d、e、f、g,dp，数码管将会显示数字0.所以，数码管的显示需要有8根连线。然而，在实际的电路设计中，
10、由处理器完成译码功能再输出一个8位的二进制信号是非常浪费空间和影响效率的。因此，电子工程师一般采取用8段数码管与译码器相结合的方法来解决这个问题。2.4 信号发生器图5 SP1641B信号发生器信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工
11、业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。SP1641B信号发生器主要技术指标：频率： 250 KHz-3GHz分辩率：0.01 Hz 转换速度 调制接通：45 ms.典型值 调制断开：0.35 Vrms,50 负载 外参考输入： 频率：1，2，5，10 MHz 典型值10 ppm用Opt IE5时为1 ppm 幅度：0.15 Vrms 输入阻抗：50 输出阻抗：50 频带 频带 频率范围 N# 1 250 KHz-249.999 MHz 1 2 249.999-500 MHz 0.5 3 500 MHz-1 G
12、Hz 1 4 1-2 GHz 2 5 2-4 GHz 4频谱纯度 单边带相位噪声（典型值，在20 KHz频偏处）在500 MHz处：-120 dBc/Hz在1000 MHz处：-116 dBc/Hz在2000 MHz处：-110 dBc/Hz在3000 MHz处：-104 dBc/Hz在4000 MHz处：-104 dBc/Hz 脉冲 周期：16 s-30 s 宽带：8 s-30 s 分辩率：43.系统功能3.1 EWB仿真软件简介EWB软件是交互图像技术有限公司（INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd）在九十年代初推出的EDA软件。进行模拟电路和数字电路的混合仿
13、真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，可以几乎100地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可
14、以作为电学知识的辅助教学软件使用，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。特点如下：采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。3.2 EWB仿真结果3.2.1
15、 仿真初始值设定图6 设置初始值按照图6接好电路图，频率为1HZ,则其两次计数之间的时间间隔为1S。合上开关可以看到计数的起始值00，如图六所示，右边部分为个位，左边部分为十位，个位满十进一。3.2.2 仿真中间值图7 测试中间值可以看到计数的中间过程当计数到28的时候的工作状态，根据频率可知计数所用时间为28S，仿真状态如图7所示。3.2.3 仿真终点值图8 测试终点值当计数值到60的时候个位和十位同时被清零又回到计数的起始位置。由此可知该电路完成了设计要求的功能，图8是用EWB软件仿真计数到59时的工作状态，再过1S回复到图6状态。4.设计总结经过2个星期的课程设计，留给我印象最深的是要设
16、计一个成功的电路，必须要有以下几点需要注意:全组同学的团结合作,多讨论，多交流，并且合理分工。多动脑筋，多动手，把教材理论知识与实践动手相结合，培养自己把理论用于实践的能力。多查资料，学习借鉴别人成功的经验，多请教老师，在老师的带领下可以少走弯路。还有就是要勤奋，多花时间，天道酬勤，有付出肯定就要收获。感谢老师你严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，你们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个新的实验室.感谢我的组员，是你们和我共同维系着彼此之间兄
17、弟般的感情，维系着我们小组那份家的融洽。本设计在老师和老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着您们的心血和汗水，我们在学习中也始终感受着您们的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向您们表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了您们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向电子系系的全体老师表示由衷的谢意。5.参考文献1 李世雄小波变换及其应用M.北京：高等教育出版社，1997.7.125-1332 孙延奎小波分析及其应用
18、北京：机械工业出版社，2005.125-1333 康光华模拟电子基础M.北京：科学出版社，1999.125-1334 阎石数字电路技术基础教程M西安：西安交通大学出版社,1998.125-1335 刘新连电路分析基础机械工业出版社，2005.7.125-1336 I Daubechies. Ten Lectures on wavelets. SIAM, Philadelphia, 1992.125-1337 Y Meyer.wavelets. Algorithms and Applications. SIAM, Philadelphia .1993.8 Gao H and Bruce A. WaveShrink with firm shrinkage.Statistica Sinica.1997,7:855-8749 苏士美模拟电子技术西安：西安电子科技大学出版社,1993.125-13310 李建平，唐远炎简明电路分析M重庆：重庆大学出版社,1997.125-133
