1、成績齊魯理工學院課程設計說明書(論文)題 目 數字鐘的設計及仿真 課 程 名 稱 數字電子技術 二 級 學 院 機電工程學院 專 業 通信工程 班 級 2013級通信工程一班 學 生 姓 名 韓登志 學 號 201310537017 設 計 地 點 電氣信息工程訓練中心 指 導 教 師 王迎勛 設計起止時間：2015年6月8日至2015年6月21日 機電工程學院數字電子技術課程設計任 務 書設計（論文）名稱： 數字鐘的設計及仿真 專業： 通 信 工 程 學生姓名： 韓登志 指導教師： 王迎勛 下達時間： 6月8至6月21日 一、課程設計任務：1、設計一數字鐘電路，時計數器采用二十四進制，秒和分

2、計數器采用六十進制；2、掌握利用555多諧振蕩器產生1kHZ的信號的電路；并利用分頻器電路產生秒脈沖信號；3、設計校時電路部分；4、編寫任務報告。二、課程設計的基本要求：1.能夠實現設計任務的基本功能。2.依據要求運用數字電子技術的理論設計、制定實驗方案，并論證方案。3.學習電路仿真過程，繪制電路圖，進行基本的仿真試驗對設計的電路進行性能分析。4.加深對數字電子技術的理論知識的理解，結合實踐進一步加深對單元電路基本功能的掌握和應用。5.學會Multisim13.0的基本內容，并且會利用其設計數字電路。6.撰寫課程設計論文要求符合模板的相關要求，字數要求3000字以上。目錄一、設計任務與要求3二

3、、總體方案設計3三、單元電路設計與參數計算4四、總原理圖及元器件清單8五、仿真與調試8六、性能測試與分析9七、結論與心得9八、參考文獻9數字鐘的設計及仿真一、設計任務與要求 （一）設計任務：1、設計一數字鐘電路，時計數器采用二十四進制，秒和分計數器采用六十進制；2、掌握利用555多諧振蕩器產生1kHZ的信號的電路；并利用分頻器電路產生秒脈沖信號；3、設計校時電路部分；4、編寫任務報告。（二)課程設計要求：1.能夠實現設計任務的基本功能。2.依據要求運用數字電子技術的理論設計、制定實驗方案，并論證方案。3.學習電路仿真過程，繪制電路圖，進行基本的仿真試驗對設計的電路進行性能分析。4.加深對數字電

4、子技術的理論知識的理解，結合實踐進一步加深對單元電路基本功能的掌握和應用。5.學會Multisim13.0的基本內容，并且會利用其設計數字電路。6.撰寫課程設計論文要求符合模板的相關要求，字數要求3000字以上。二、總體方案設計主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設計這些電路或選擇部件時，盡量選用同類型的器件，如所有的功能部件都采用TTL集成電路或采用CMOS集成電路。首先構成一個555定時器產生震蕩周期為一秒的標準秒脈沖，由74LS90采用清零法分別組成六十進制的秒計數器和分計數器以及24進制計數器。使用74LS48為驅動器，數碼管作文顯示器。利用晶體振蕩電路與分頻器電路結合，調整相關內

5、部的電阻和電容大小，使其輸出信號頻率為1Hz,即構成了秒脈沖發生器。用兩片74LS160級聯成60進制計數器，用來計“秒”，其CP輸入為秒脈沖；另外兩片74LS160級聯成60進制計數器，用來計“分”， 其CP輸入為“秒”變為0時產生的一個下降沿信號；還有兩片74LS160級聯成24計數器，用來計“時”， 其CP輸入為“分”變為0時產生的一個下降沿信號，這樣六片74LS160實現了數字鐘的計時功能。它們的輸出用六片數碼管顯示。三、單元電路設計與參數計算(一)時間脈沖產生電路由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號源。圖1 555定時器與RC組成的多諧振蕩器圖欲得到振蕩頻率f

6、=1KHz的矩形脈沖，電阻和電容的選取可由下面的公式估算：振蕩頻率：f=1/T設兩個暫穩態持續的時間分別為T1和T2：振蕩周期：T=T1+T2其中：T1=0.7(R7+R8+R6)C1T2=0.7R6C5由此可得：R7=2千歐R81.9千歐R65.0千歐（二）分頻器分頻器能將高頻脈沖變換為低頻脈沖，它可由觸發器以及計數器來完成。由于一個觸發器就是一個二分頻，N 個觸發器就是2n 個分頻器。如果用計數器作分頻器，就要按進制數進行分頻。例如十進制計數器就是十分頻器，M 進制計數器就為M 分頻器。 分頻器的功能主要有兩個：一個是產生標準秒脈沖信號；二是提供功能擴展電路所需要的信號，如仿電臺報時用的1

7、000Hz的高音頻信號和500Hz的低音頻信號等。 本設計中，由于振蕩器產生的信號頻率太高，要得到標準的秒信號，就需要對所得的信號進行分頻。這里所采用的分頻電路是由3個總規模計數器74LS160N來構成的3級1/10分頻。其電路圖如下圖所示: 圖2 分頻器接線圖（三）計數器計時電路秒計數器和分計數器都采用74LS160N芯片接成60進制計數器，時計數器采用74LS160N芯片接成24進制計數器。圖3 24進制計數器圖4 60進制計數器（四）校時電路 校時電路由兩個相同的模塊構成，分別校正時和分，下面以校正時的校時電路為例來闡述它的電路原理。它主要是由7451與或非門和74LS375四位雙穩態鎖

8、存器兩部分組成的控制電路。開關S1合到1端時，74LS375置1，時脈沖信號通過7451N與或非控制門電路，而秒脈沖信號此時不可通過，數字鐘正常工作；開關S1和到2端時，74LS375置0，此時秒脈沖信號通過7451N與或非控制門電路，而正常計時的時脈沖信號卻不能通過，這樣一來，時計數器成為秒計數器實現快速校準。圖5 校時電路四、總原理圖圖6 總電路圖五、仿真與調試（一）時鐘結果仿真圖8 時鐘結果仿真圖（二）時間脈沖波形圖9 時間脈沖波形圖六、性能測試與分析經測試之后，電路可以實現設計要求，可以實現數字鐘的基本功能，同時校時功能也可以使用。基于仿真結果可以認定，此次多功能數字鐘的設計是成功的。

9、7、 結論與心得 通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關數字鐘設計方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調試環節，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師和同學的幫助下，終于迎刃而解。在今后社會的發展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發現問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬