1、 課程設計設計題目: 數字電路 專業班級: 07電氣六2班 學生姓名: 學號: 學生姓名: 學號: 指導老師: 起止日期2010年1月8日到2010年1月19日 電氣技術系 二零一零年十二月 目 錄1、摘要·································

2、;·····32、系統結構··································33、獲取脈沖信號的方法·······

3、3;················43.1、霍爾傳感器······························43.2、光電傳感器&#

4、183;·····························63.3、光電編碼器··················

5、3;···········74、硬件連接圖及原理··························95、仿真··········

6、····························106、PROTEL DXP原理圖···················&

7、#183;·····117、PCB圖 ···································138、CPLD芯片實物圖 ·····&#

8、183;···················149、硬件調試結果 ··························1410、 CPLD內部原理圖

9、 ·························1411、 課程設計實物圖 ······················

10、83;·1612、 元件清單································1713、 謝詞·············

11、83;······················18摘 要數字時鐘是我們在生活中經常要用到的是生活中不可缺少的，學會使用CPLD技術設計數字時鐘具有很重要的意義，可以大大的節省成本。數字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數的計數電路。由于計數的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩定。通常使用石英

12、晶體振蕩器電路構成數字鐘。要讓數字時鐘能計數，首先要解決是跳數和停止的問題。在使用模擬電路制作數字時鐘時用CPLD芯片來計數的方法，即將CPLD芯片和數碼管的管 角相連，用按鈕來控制數碼管計數準確，用其來校準時間，使用蜂鳴器來模擬數字時鐘的整點報時，如此來控制設計的準確和完整。1總體設計方案1.1 設計目的 1. 熟悉并且了解集成電路的引腳安排。2. 掌握每一塊芯片的邏輯功能及使用方法。4. 了解數字鐘的組成及工作原理和分析方法。5. 熟悉分·時·秒數字時鐘的設計繪圖與線路板的制作1.2設計指標 數字時鐘的時間以24小時為一個周期；或者以24進制和60進制的方法經過譯碼驅動

13、部分來顯示時、分、秒；用蜂鳴器來整點報時，而達到數字時鐘的效果。 1.3設計要求2.1畫出數字時鐘電路原理圖或畫出仿真的電路圖。2.2電路元器件和各元件的參數選擇。2.3 用protus7.4仿真軟件進行電路仿真以及調試。2.4 protel的原理圖繪畫和pcb板的繪制生成。3 制作要求 自行裝接和調試，焊點焊的飽滿，盡量不要虛焊，遇到問題，不害怕，不緊張將其按老師的要求制作出來。4制作設計報告 寫出設計與制作的全過程，附上相關資料，圖紙和心得體會。 二 電路設計2.1 計數器電路 個位和十位計數器及時個位和時間計數電路由秒個位和秒十位計數器、分個時十位計數器電路構成，其中秒個位和秒十位計數器

14、、分個位和分十位計數器為60進制計數器，而根據設計要求，時個位和時十位計數器為24進制計數器。2.2 譯碼驅動電路 譯碼驅動電路將計數器輸出的BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態，并且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。2.3數碼管 數碼管通常有發光二極管（LED）數碼管和液晶（LCD）數碼管，我這次設計所用到的是最常見的7段數碼管。 這種數碼管是利用八個發光二極管，按一定順序連接制作成的數字、字符顯示元器件。在使用時，只需在數碼管的各個引腳上送入合適的高低電平，從而達到顯示09一系列不同的數字。LED數碼管內部集結了八個條狀發光二極管排列成“日”字圖案，它有共陽極和共陰極之分，當8個發光二

15、極管的負極接在一起時稱之為共陰極數碼管，正極接在一起時稱之為共陽數碼管，對于共陰極數碼管，把陰極接低電平，其余8個輸入端接高電平，數碼管發光；對于共陽極數碼管，將陽極接高電平，其余8個輸入端接低電平，數碼管發光。這次用的是共陰極數碼管。2.4 7段LED數碼管的特點7段LED數碼管被廣泛用在數字化儀器儀表數控裝置中,也長用于微機的數顯器件.它有以下幾個特點: 其一 能被低電壓,小電流驅動發光,普通的數碼管每筆段工作電流5MA10Ma,導通正向壓降約2V與TTL,COMS信號兼容。其二 發光響應時間小于0.1us,高頻特性好,單色性好,亮度高。其三,重量輕， 成本低，體積小，抗沖擊性能好.其四

16、正常使用時間長達10萬小時以上,有的可達100萬小時2.5 555電路工作原理 它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發器，一個放電開關T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1和A2的輸出端控制RS觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入信號輸入并超過時，觸發器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通；當輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較

17、器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。2.6 CD4511的引腳功能 BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態是怎么樣的，七段數碼管都會處于消隱也就是不顯示的狀態。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數值。LT：3腳是測試信號的輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1

18、，不管輸入 DCBA 狀態如何，七段均發亮全部顯示。它主要用來檢測數7段碼管是否有物理損壞。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數碼管接口。2.7 74LS192 74LS192采用雙時鐘的邏輯結構。加計數和減計數具有各自的時鐘通道。計數方向由時鐘脈沖進入的通道來決定。作加計數時，CPD端為高電平，時鐘脈沖由CPU端輸入，在上升沿的作用下，計數器作增量計數。作減計數時，CPU為高電平，時鐘脈沖由CPD端輸入，在上升沿的作用下，計數器作減量計數。四、安裝調試    測速的方法決定了測速信號的硬件連接，測速實際上就是測頻，因此，頻率測量的一些原則同樣適用于測速。     通常，可以用計數法、測脈寬法和等精度法來進行測試。所謂計數法，就是給定一個閘門時間，在閘門時間內計數輸入的脈沖個數；測脈寬法是利用待測信號的脈寬來控制計數門，對一個高精度的高頻計數信號進行計數。由于閘門與被測信號不能同步，因此，這兩種方