真数电课设.docx
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真数电课设.docx
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真数电课设
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称:
数字电子技术
题目:
多功能数字钟
专业班级:
电信0902
学生姓名:
刘炜毅学号:
28
指导老师:
李朝健
审批:
任务书下达日期2006年10月30日星期一
设计完成日期2006年11月10日星期五
设计内容与设计要求
一.设计内容:
1、准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间;
2、小时计时要求“24翻1”,分和秒的计时为60进制。
3、可手动较正:
能进行时、分、秒的时间校正,只要将开关置于手动位置,可对时、分、秒进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。
4、整点报时:
整点报时电路要求在每个整点前鸣叫5次低音(500HZ),整点时再鸣叫1次高音(1000HZ)。
5、其他功能(任选)
二、设计要求:
1、思路清晰,给出整体设计框图和总电路图;
2、单元电路设计,给出具体设计思路和电路;
3、写出设计报告;
主要设计条件
1.提供调试用实验室;
2.提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片;
说明书格式
1.课程设计封面;
2.任务书;
3.说明书目录;
4.设计总体思路,基本原理和框图(总电路图);
5.单元电路设计(各单元电路图);
6.安装、调试步骤;
7.故障分析与电路改进;
8.总结与体会;
9.附录(元器件清单);
10.参考文献
11.课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一:
课题内容介绍和查找资料;
星期二:
总体电路设计和分电路设计;
星期三:
电路仿真,修改方案
星期四:
确定设计方案,拟订调试方案,画出调试电路图,安装电路;
星期五:
安装、调试电路;
第二周星期一~二:
安装、调试电路;
星期三:
验收电路;
星期四~五:
写设计报告,打印相关图纸;
星期五下午:
带调试电路板及设计报告书进行答辩;
整理实验室及其它事情。
参考文献
1、《电子线路设计、实验、测试》(第二版)
华中理工大学出版社谢自美主编
2、《新型集成电路的应用》-------电子技术基础课程设计
华中理工大学出版社梁宗善主编
目录
一、总体设计方案-5-
1.1设计思路-5-
1.2总体设计框图-5-
1.3总电路图-6-
二、单元电路模块设计-7-
2.1六十进制秒分电路模块-7-
2.2二十四进制时电路模块-8-
2.3校时电路模块-9-
2.4整点报时电路模块-10-
三、安装调试步骤-11-
四、故障分析与电路改进-11-
五、总结与体会-12-
六、附录(元器件清单)-12-
七、参考文献-13-
一、总体设计方案
1.1设计思路
利用实验室提供的1HZ脉冲,输入到六十进制的秒计数器,秒计数器和分计数器是有一个个位十进制和十位六进制组成,当秒计数器的十位在清零时也向分六十进制的计数器个位发一个脉冲使分计数器加1,当分计数器的十位在清零时也同时向二十四进制时和十二进制计数器的个位发一个脉冲,使其加1。
将时,分,秒计数器的输出端接上显示器,最大显示值为23小时59分59秒,再输入一个秒脉冲后,显示复零。
利用校准电路分别对时,分校准电路进行设计。
而本电路的报时电路则利用秒个、十位计数器的状态与分个、十位计数器的状态来完成在整点的报时。
1.2总体设计框图
1.3总电路图
二、单元电路模块设计
2.1六十进制秒分电路模块
图中,1在秒电路中为输入的1Hz脉冲,在分电路中则为秒电路通过调时电路向分电路输入的进位脉冲。
分、秒计数电路用74LS160构成的的60进制电路来实现,在此只对60进制电路加以分析。
秒、分计数电路如上图所示,将两个计数器级联,接成一百进制的计数器。
在此基础上,借助计数器的清零的功能,将显示器的B、C端经过一个与非门接至CLR非输入端。
工作时,在第60个计数脉冲作用后,计数器输出为0110(十进制数60),B、C为1使与门输出高电平。
它作用在U12芯片的清零端(高电平有效),使计数器立即返回到00000000状态。
状态01101010仅在瞬间出现一下。
这样就构成了60进制计数器。
2.2二十四进制时电路模块
图中,1为分电路通过调时电路模块向时电路提供的进位脉冲。
原理同六十进制一样,将两个计数器级联,接成一百进制的计数器。
在此基础上,借助计数器的清零的功能,将显示器U8的B端与显示器U7的C端经过一个与非门分别接至计数器U4与U3的CLR非输入端。
在第24个脉冲作用之后,计数器输出为00100100(十进制数24),U8的B端与U7的C端为1使与门输出高电平,作用在U4与U3的清零端(高电平有效),使计数器立即返回到00000000状态。
这样就构成了24进制。
2.3校时电路模块
图中,10为秒电路模块向调时电路模块提供的进位脉冲,12为调时电路模块向分电路模块提供的进位脉冲。
11为分电路向调时电路模块提供的进位脉冲,9为调时电路模块向时电路模块提供的进位脉冲。
在刚开电源时时分秒可能为任意数值,所以需要调整,置开关为手动调节档,分别对时分进行调节。
原理是在B接通时屏蔽了秒十位进位脉冲,此时分计数脉冲为输入的1Hz信号;A接通时屏蔽了分十位进位脉冲,此时时计数脉冲为1Hz信号,所以可以实现快速调节。
当开关打向上时,因为校正信号和0相与的输出为0,而开关的另一端接高电平,正常输入信号可以顺利通过与或门,故校时电路处于正常计时状态;当开关打向下时,情况正好与上述相反,这时校时电路处于校时状态,进位脉冲被屏蔽,进位信号始终为0,按一下C开关既有一个高电平输入,此时进位信号变为1,0变1,由一上升脉冲,分(时)个位可进一位,由此来实现校时。
与非门可选74LS00。
因此实际使用时,须对开关的状态进行消除抖动处理。
2.4整点报时电路模块
如图,1接输入1Hz秒脉冲,6、7接分电路模块十位QA,QC的信号,8接分电路模块个位向十位的进位信号,5、4接秒电路模块十位QA,QC的信号,9接秒个位向十位的进位信号,3接秒个位的QA,2、10接蜂鸣器。
利用2,4,6,8,0信号以及芯片74LS74的延迟功能可实现整点报时功能。
三、安装调试步骤
1.检验实验台显示器是否可用。
2.检验各连接线是否有损坏。
3.将领来的元件合理分布并安装在实验台上。
4.将秒电路模块按照图纸接好。
5.输入1Hz脉冲,看秒电路模块是否正常运行。
6.接入分电路模块,将秒电路模块与分电路模块连接,看进制是否为60进制以及是否可以正常进位。
7.将时电路模块接入,并连接分电路模块与时电路模块,输入10^2Hz脉冲,看是否24进制运行正常以及是否正常进位。
8.将秒、分、时的连接线移除,接入调时模块,将开关A、B断开,看是否正常进位。
9.将开关A、B均调至初始状态即均断开。
然后开关B闭合,看进位脉冲是否被屏蔽。
调节开关C,看是否能够调分。
将开关B断开,A闭合,调节开关C,看是否能够调时。
若能调,则能实现调时功能,上述模块的接线无问题。
10.接入整点报时电路模块,运行整个电路。
看运行结果是否符合要求。
四、故障分析与电路改进
这次接线过程总体来说没有遇上太大的问题,最主要的故障出现在接调时模块上。
现将接线过程中遇到的问题说明:
1.在接入调时模块的过程中,按照原本设计的电路来看,是需要接入电容来防抖动的。
但是在实际接线过程中,实验台上并没有提供电容。
无奈只好舍弃接入电容,只接了两个电阻,所以防抖动效果并不理想。
但是能够达到调时调分的要求。
2.在接入调时模块的过程中,发现不通过开关C,仅需要开关A、B即可实现时、分电路的调节,但是与原设计稍有差距的是调时时不能屏蔽进位信号。
但是考虑到实验台开关有限,所以在实际接线过程中舍弃了C开关,直接通过调节开关A、B来实现校时功能。
3.在接入整点报时模块的过程中,有两次发现原本能够正常运行的60进制的分位突然变成了40进制,通过细致的排查发现,第一次是因为芯片的问题,第二次则是在接线过程中误将需要接至个位的线接到了十位。
修改过后电路便能够正常运行并且能够实现所要求的功能了。
五、总结与体会
通过这次多功能电子时钟的课程设计,让我对数电这门学科有了更为深刻的了解和认识,并对这门学科产生了更为浓厚的兴趣。
课程设计的理论设计以及模拟是从领到任务书开始到星期四交元件清单结束,在设计过程中我发现自己所掌握的知识少得可怜,有不少难关闯不了,最后不得不通过网络强大的帮助来完成这次设计。
这也时刻督促着我向着自己能够独立设计出整个电路这个目标而努力。
接线过程则是从星期五上午领到自己组所需要的元件开始到星期一的下午结束,在这四天的接线过程中遇到了一定数量的大大小小的困难,但是在我跟另一位组员的细心排查之下发现绝大多数错误都是因为自己接线时粗心大意所导致。
这让我知道不管在今后的课程设计还是在将来的生活中工作中,都要养成细心地好习惯。
要尽量避免不必要的错误发生。
这次课程设计还要由衷感谢李朝健老师的耐心指导,李老师的指导让我们少走了很多弯路。
也要感谢我这个组的另外一个组员给我的帮助以及在我气馁时给我的鼓舞。
确实单凭个人是很难完成这次课程设计的。
总之,这次课程设计让我无论是从生活上还是从学业上都收获很大,我希望今后能够多多参与这样的课程设计,再多学习,多掌握一些知识。
六、附录(元器件清单)
七、参考文献
[1]崔瑞雪,张增良《电子技术动手实践》北京航空航天出版社
[2]成叶琴,王海群《电子技术及实训》机械工业出版社
[3]阎石《数字电子技术基础》(第五版)高等教育出版社
[4]毛法尧《数字逻辑》高等教育出版社
[5]陈光梦《数字逻辑基础》复旦大学出版社
[6]《电子线路设计、实验、测试》(第二版)
华中理工大学出版社谢自美主编
[7]《新型集成电路的应用》-------电子技术基础课程设计
华中理工大学出版社梁宗善主编
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