1、第一章、課程設計目的 讓學生掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數字邏輯電路系統的設計、安裝、測試方法；進一步鞏固所學的理論知識，提高運用所學知識分析和解決實際問題的能力；提高電路布局布線及檢查和排除故障的能力；培養書寫綜合實驗報告的能力 第二章、課程設計題目描述和要求 （1）設計一個有“時”、“分”、“秒”（12小時59分59秒）顯示，且有校時功能的電子鐘。（2）用中小規模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進行組裝、調試。（3）畫出框圖和邏輯電路圖，寫出設計、實驗總結報告。（4）鬧鐘系統。（5）整點報時。在59分51秒、53秒、55秒、57秒輸出750Hz音頻信號，在

2、59分59秒時輸出1000Hz信號，音頻持續1s，在1000Hz熒屏結束時刻為整點。（6）選做：日歷系統。第三章、課程設計報告內容3.1 實驗名稱·數字電子鐘3.2 實驗目的·掌握數字電子鐘的設計、組裝與調試方法。·熟悉集成電路的使用方法。3.3 實驗器材及主要器件管腳圖（1）74LS48                 6片（2）74LS90     &#

3、160;           5片（3）74LS191                1片（4）74LS00                 5片（5）74LS04  &

4、#160;              3片（6）74LS74                 1片（7）74LS2O                

5、2片（8）555集成芯片           1片（9）共陰七段顯示器         6片（10）電阻、電容、導線等   若干主要器件管腳圖： 3.4 實驗基本原理數字電子鐘的邏輯框圖如圖3-4所示。它由555集成芯片構成的振蕩電路、分頻器、計數器、顯示器和校時電路組成。555集成芯片構成的振蕩電路產生的信號經過分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計數器，計數結果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器顯示時間

6、。  圖3-41振蕩器石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結構簡單、頻率易調整。它還具有壓電效應，在晶體某一方向加一電場，則在與此垂直的方向產生機械振動，有了機械振動，就會在相應的垂直面上產生電場，從而機械振動和電場互為因果，這種循環過程一直持續到晶體的機械強度限止時，才達到最后穩定。這用壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。一般來說，般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高，但耗電量將增大。如果精度要求不高也可以采用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。如圖3-4-1所示。設振蕩頻率f=1KHz，R為可調電阻，微調R1可以調出1KHz輸出。2  &#

7、160;       分頻器由于振蕩器產生的頻率很高，要得到秒脈沖，需要分屏電路。本實驗由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器，產生1KHz的脈沖信號。故采用3片中規模集成電路計數器74LS90來實現，得到需要的秒脈沖信號。 3          計數器    秒脈沖信號經過6級計數器，分別得到“秒”個位、十位、“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時。“秒”“分”計數器為六十進制，小時為

8、十二進制。 （1）六十進制計數由分頻器來的秒脈沖信號，首先送到“秒”計數器進行累加計數，秒計數器應完成一分鐘之內秒數目的累加，并達到60秒時產生一個進位信號，所以，選用一片74LS90和一片74LS92組成六十進制計數器，采用反饋歸零的方法來實現六十進制計數。其中，“秒”十位是六進制，“秒”個位是十進制。如圖3-4-3-1所示。   （2）十二四進制計數“12翻1”小時計數器是按照“01020311120102”規律計數的，這與日常生活中的計時規律相同。在此實驗中，小時的個位計數器由4位二進制同步可逆計數器74LS191構成，十位計數器由D觸發器74LS

9、74構成，將它們級連組成“12翻1”小時計數器。 計數器的狀態要發生兩次跳躍：一是計數器計到9，即個位計數器的狀態為Q03Q02Q01Q00=1001，在下一脈沖作用下計數器進入暫態1010，利用暫態的兩個1即Q03Q01使個位異步置0，同時向十位計數器進位使Q10=1；二是計數器計到12后，在第13個脈沖作用下個位計數器的狀態應為Q03Q02Q01Q00=0001，十位計數器的Q10=0。第二次跳躍的十位清0和個位置1信號可由暫態為1的輸出端Q10，Q01，Q00來產生。 圖3-4-3-2       M12計數

10、器功能表4譯碼器   譯碼是指把給定的代碼進行翻譯的過程。計數器采用的碼制不同，譯碼電路也不同。74LS48驅動器是與8421BCD編碼計數器配合用的七段譯碼驅動器。74LS48配有燈測試LT、動態滅燈輸入RBI，滅燈輸入/動態滅燈輸出BI/RBO,當LT=0時，74LS48出去全1。5顯示器  本系統用七段發光二極管來顯示譯碼器輸出的數字，顯示器有兩種：共陽極顯示器或共陰極顯示器。74LS48譯碼器對應的顯示器是共陰極顯示器。6校時電路當數字鐘走時出現誤差時，需要校正時間。校時電路實現對“時”“分”“秒”的校準。在電路中設有正常計時和校對位置

11、。本實驗實現“時”“分”的校對。對校時的要求是，在小時校正時不影響分和秒的正常計數；在分校正時不影響秒和小時的正常計數。需要注意的時，校時電路是由與非門構成的組合邏輯電路，開關S1或S2為“0”或“1”時，可能會產生抖動，為防止這一情況的發生我們接入一個由RS觸發器組成的防抖動電路來控制。圖3-4-6-1  校時開關的功能表 S1 S2功能11計數01校分10校時                 

12、                  圖3-4-6-2    校時電路3.5  實驗主體電路的裝調·由圖3-4所示的數字中系統組成框圖按照信號的流向分級安裝，逐級級聯。這里的每一級是指組成數字中的各個功能電路。·級聯時如果出現時序配合不同步，或劍鋒脈沖干擾，引起的邏輯混亂，可以增加多級邏輯門來延時。如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能是由于電源電流的跳變引起的，可在集成

13、電路器件的電源端Vcc加退藕濾波電容。通常用幾十微法的大電容與0.01F的小電容相并聯。·畫數字鐘的主體邏輯電路圖。 如圖3-5        圖3-5  數字鐘的主體電路邏輯圖3.6  功能擴展電路 （1）定時控制電路 數字鐘在指定的時刻發出信號，或驅動音響電路“鬧時”，或對某裝置的電源進行接通或斷開“控制”。不管是鬧時還是控制，都要求時間準確，即信號的開始時刻與持續時間必須滿足規定的要求。   例如要求上午7時59分發出鬧時信號，持續時間為1

14、分鐘。本實驗設計為7時59分時，音響電路的晶體管導通，則揚聲器發出1KHz的聲音。持續1分鐘到8點整晶體管因輸入端為“0”而截止，電路停鬧。圖3-6   鬧時電路（2）仿廣播電臺整點報時電路仿廣播電臺整點報時電路的功能要求是，每當數字鐘計時快要到整點時發出聲響，通常按照4低音1高音的順序發出間斷聲響，以最后一聲高音結束的時刻為整點時刻。設4聲低音（約500Hz）分別發生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（約1KHz）發生在59分59秒，它們的持續時間均為1秒。如表3-6-2所示CP(秒)Q3s1Q2s1Q1s1Q0s1功能500000 51000

15、1鳴低音520010停530011鳴低音540100停550101鳴低音560110停570111鳴低音581000停591001鳴低音000000停圖3-6-2 放電臺報時電路3.7 整個電路的組裝及調試和擴展電路檢查均無連線錯誤并且顯示正常后，將兩個電路連為一個整體，接上+5V電源。觀察時鐘是否顯示正常；是否在上午7時59分發出鬧時信號，持續時間一分鐘；是否有四聲低音分別發生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音法正在59分59秒，它們持續時間均為1秒。若不正常則檢查電路各個部分，直到得到滿意的結果。我們共經過兩天的調試，圓滿完成了這次為期兩周的課程設計。第四章、實驗總結短短

16、的兩周課程設計結束了。看著自己設計、連線、調試成功的數字電子鐘，很有成就感。真的很有收獲，體會到了什么是學以致用，理論與實踐的差別到底有多大。以前上課都是上一些最基本的東西而現在卻可以將以前學的東西做出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學得到很多在書本上學不到的東西，如：怎么設計一個六十、十二進制計數器，如何實現校時的防抖動等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎么找也找不到原因所在，找了老半天結果卻是接頭的方向接錯了，有時更是忘接地了。在學習中的小問題在課堂上不可能犯，在動手的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時，一不小心就會犯錯，而且很不容易檢查出來。在調試主板電路時，十位不進

17、位，檢查電路，以為沒有什么問題，后來一步一步的檢查，發現總的地線沒接，接上總的地線，一切正常。副版是我的同組劉玉龍連接的電路，在主板和副版連接起來后，新的問題又出現了。第一，計數太快了，正常一秒，我們設計的數字電子表卻可以走兩三秒，顯然輸入不是1Hz的脈沖信號；第二，我們的校時電路連接正確，可是每次校時，開關S1或S2為“0”或“1”時，會產生抖動，無法正常校時。針對這兩個問題，我們進行了分析，進而轉化為實際的操作。我們在+5V電壓和地線之間分別加了兩個電容，通過濾波，選擇我們需要的1Hz脈沖信號。對于無法正常校時的問題，在設計中接入一個由RS觸發器組成的防抖動電路來控制校時。把時間調到上午7

18、點58分，等7點59分準確鬧鐘響起，持續一分鐘。再將時間跳到58分，等59分51秒、53秒、55秒及57秒都發出4聲低音，最后一聲高音發生在59分59秒。，持續時間都是一秒鐘。數字電子鐘已經成功完成了。我的動手能力又有了進一步的提高，我感到十分的高興。同時學到了課本上沒有的東西，也鍛煉了自己獨立解決問題的能力。這在以后的學習和生活中會有很大的用處。但是我還有不足，按照電路連接實物時，器件的擺放不夠科學，最終導致了，只有自己能看懂電路的走向。不過我會在以后的學習中逐步提高，做一個動手能力強的大學生。十分感謝自動化系提供這么好的機會，讓我們把學到的知識應用到實踐中，同時謝謝老師的耐心指導。 參考文獻【1】梁宗善·電子技術基礎課程設計·華中科技大學出版社，2009【2】朱定華·電子電路測試與實驗·清華大學出版社，2004【3】朱定華·模擬電子技術基礎·清華大學出版社 北京交通大學出版社，2005 【4】朱定華·現代數字電路與邏輯設計·清華大學出版社 北京交通大學出版社，2007【5】華成英，董詩白·模擬電子技術基礎（第四版）·高