1、脉冲与数字电路课程设计第 1 页 共 14 页脉冲与数字电路课程设计多功能数字电子钟的设计院系：应用技术学院班级：08 电信（仪器仪表）姓名：王海峰学号：200815194109 制作日期：2010-1-5脉冲与数字电路课程设计第 2 页 共 14 页目录一、 准备阶段.31. 了解多功能数字钟的主体电路逻辑图，并用 CAD 技术绘制电路图.32. 查询各个元器件的功能和管脚排列33. 本组实验译码显示单元电路的介绍.7二、 目的及意义9三、 原理10四、 安装、调试11五、 体会12脉冲与数字电路课程设计第 3 页 共 14 页数字电子技术课程设计多功能数字钟一、 准备阶段1.多功能数字钟的
2、主体电路逻辑图：3.3k& &1 1分 十 位进 位 脉 冲 秒 十 位进 位 脉 冲3.3k0.01FS2 S1校 时 脉 冲 5V& &0.01F1Hz0.01F0.1F5.1k10k2k8 41 5762 55 31kHz50Hz 5V121Q0 Q374LS90(1)141 26CPACPBR0(1)R9(1)Q0 Q374LS90(2)CPACPBR0(1)R9(1)Q0 Q374LS90(3)CPACPBR0(1)R9(1)10Hz74LS48(6) A3 A2 A1 A0 621774LS48(5) A3 A2 A1 A0 74LS48(4) A3 A2 A1 A0 74LS48
3、(3) A3 A2 A1 A0 74LS48(2) A3 A2 A1 A0 74LS48(1) A3 A2 A1 A0Q3 Q2 Q1 Q074LS90(4)CPACPBR0(1)R9(1)74LS92(1)CPACPBR0(1)74LS90(5)CPACPBR0(1)R9(1)74LS92(2)CPACPBR0(1)Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2 Q1 Q074LS191 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D11& 762 33 D2 D1 D0 G CP52 3 13.3k 5V1Q1D1Q1CP 1 910151 1441Hz74LS74g a3 8 g a3
4、 8 g a3 8 g a3 8 g a3 8 g a3 8BS202651RD91 129 1 149（Protel DXP 软件绘制图）2.各个元器件的功能和管脚排列：脉冲与数字电路课程设计第 4 页 共 14 页555 振荡器：C20.1FC10.1FR25.1kRP10kR12k 5V8 41 5762 55 3vo 1ms如 果 精 度 要 求不 高 也 可 以 采 用 第二 章 介 绍 的 由 集 成逻 辑 门 与 RC组 成 的时 钟 源 振 荡 器 或 由集 成 电 路 定 时 器55与 RC组 成 的 多谐 振 荡 器 。 这 里 设振 荡 频 率 fo=103Hz 如 果
5、精 度 要 求不 高 也 可 以 采 用 第二 章 介 绍 的 由 集 成逻 辑 门 与 组 成 的时 钟 源 振 荡 器 或 由集 成 电 路 定 时 器与 组 成 的 多谐 振 荡 器 。 这 里 设振 荡 频 率分频器：选用 3片中规模集成电路计数器 74LS90可以完成上述功能因每片为 1/10分频， 3片级联则可获得所需要的频率信号即第 1片的 Q0端输出频率为 500Hz，第 2片的 Q3端输出为 10Hz，第 3片的 Q3端输出为1Hz脉冲与数字电路课程设计第 5 页 共 14 页分频器电路图秒脉冲信号发生器：秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的
6、质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 振荡器: 通常用 555 定时器与 RC 构成的多谐振荡器，经过调整输出 1000Hz 脉冲。 分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能扩展电路所需要的信号，选用三片 74LS90 进行级联，因为每片为1/10 分频器，三片级联好获得 1Hz 标准秒脉冲。其电路图如下：脉冲与数字电路课程设计第 6 页 共 14 页秒 脉 冲 信 号 发 生 器时分秒计数器： 分 和 秒 计 数 器 都 是 模 M=60的 计 数 器其 计 数 规 律 为 00158590选 74LS92作 十 位 计 数 器 ， 74LS90作 个 位
7、计 数器 ， 再 将 它 们 级 联 组 成 模 数 M=6的 计 数 器时 计 数 器 是 一 个 “12翻 1”的 特 殊 进 制 计 数 器即 当 数 字 钟 运 行 到 12时 59分 59秒 时 ， 秒 的 个 位计 数 器 再 输 入 一 个 秒 脉 冲 时 ， 数 字 钟 应 自 动 显 示为 01时 0分 0秒 ， 实 现 日 常 生 活 中 习 惯 用 的 计 时规 律选 用 74LS19和 74LS74， 其 电 路 见 本 章 第 三 节校时电路：校时电路是数字钟不可缺少的部分，每当数字钟与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。K1、K2 分别是时校正、分校正开关。不
8、校正时，K1 、K2 开关是闭和的。当校正时位时，需要把 K1 开关打开，然后用手拨动 K3 开关，来回拨脉冲与数字电路课程设计第 7 页 共 14 页动一次，就能使时位增加 1，根据需要去拨动开关的次数，校正完毕后把 K1 开关闭上。校正分位时和校正时位的方法一样。其电路图如下:3.k&至 时 个 位 计 数 器 &至 分 个 位 计 数 器& & &1 1分 十 位进 位 脉 冲 秒 十 位进 位 脉 冲3.kC20.1F C10.1FS2 S1校 时 脉 冲 5V3显示译码单元电路的介绍（制作部分）：译码电路的功能是将秒、分、时计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用与驱动 LED
9、七段数码管的译码器常用的有 74LS48。74LS48 是 BCD-7 段译码器/ 驱动器，输出高电平有效，专用于驱动 LED 七段共阴极显示数码管。若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。在译码管输出与数码管之间串联电阻R 作为限流电阻。脉冲与数字电路课程设计第 8 页 共 14 页译码显示电路故本次实验的译码显示采用共阴极七段数码管和译码器74LS48 组成。74LS 管脚图数码管的检测：用万用表检测，调至欧姆档，500 欧，红表笔接数码管3 脚或 6 脚，黑表笔接数码管其它各个管脚，依次检测。若数码管各段都有正常发光，则该数码管正常。数码管
10、管脚图：脉冲与数字电路课程设计第 9 页 共 14 页二、目的及意义1.设计目的： 准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间； 小时的计时要求为“12 翻 1”,分和秒的计时要求为60 进位； 校正时间。2. 实验的意义：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置。与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此等到了广泛的应用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们本次设计和制作数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟，而且通过数字钟的脉冲与数字电路课程设计第 10 页 共 14 页制作进一步的了解
11、各种在制作中用到的各种中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。三、原理数字电子钟由信号发生器、 “时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555 构成的振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器” ，该计数器采用 60 进制计数器，每累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用 60 进制计数器，每累计 60 分，发出一个“时脉冲”信号，该信号
12、将被送到“时计数器” 。 “时计数器”采用 12 进制计数器，可以实现一天 24h 的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位 LED 显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。其数字电子钟系统框图如下:脉冲与数字电路课程设计第 11 页 共 14 页主体电路 扩展电路时 显 示 器时 译 码 器时 计 数 器 分 显 示 器分 译 码 器分 计 数 器校 时 电 路振 荡 器 分 频 器秒 显 示 器秒 译 码 器秒 计 数 器定 时 控 制仿
13、电 台 报 时报 整 点 时 数触 摸 整 点 报 时1s数字电子钟系统框图四、 安装调试具体调试步骤及方法：用示波器检测 555 定时器的输出信号和频率，输出频率应为 1000HZ。将 1000HZ 信号送入分频器，用示波器检查各级分频器的输出频率是否符合要求。将 1HZ 秒脉冲分别送入时、分、秒计数器，检查各组计数器的工作情况。观察校时电路的功能是否符合要求。当分频器和计数器调试正常后，观察电子钟是否准确、正常的工作。五、实验过程中遇到的问题及解决脉冲与数字电路课程设计第 12 页 共 14 页方法我们在数字显示部分调试时。调试过程中秒的显示中十进制没有问题，但是不进位，经过检查发现是进位
14、线连错了。依次向分显示排查，发现分显示也不正常，结果发现我们是在分显示的一个 74LS90 下面没有接电源，接上电源后发现分显示正常。在时显示部分发现 74LS20 的一个输出线应该是接 74LS74的非 S 端，我们接错了，改了之后显示部分基本上就没什么问题了。其它部分没有需要多进行调试，主要是我们在接这些地方时，一起对着逻辑电路参考图以及集成电路引出端功能图，一根线一根线地检查，每连接完一根线就在参考图上标记一个，这样比较容易发现是否漏连了线，所以这些地方在调试的时候没出现什么问题。六、 心得体会通过这次对数字钟的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理
15、念，要设计一个电路总要对着一个参考电路图才可以连接的。但是最后的成品却不一定与理想的完全一样，因为在实际接线中有着各种各样的条件制约着，所以要合理布局这样连出来的成品才比较美观。通过这次学习，让我对各种电路都有了进一步的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还脉冲与数字电路课程设计第 13 页 共 14 页是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。在这次实验连接中，发现了一个极大的问题，那就是电路连接过程中一定要细心，耐心。这两点是至关重要的，在连接电路图时很是麻烦，但是必须定下心来，慢慢连接，在调试过程中，任何问题有可能导致致命的失误，我们必须一点一点地检查，这就要我们有足够的耐心，从小处
16、着手，从每根导线入手。在现实生活中也是如此。通过这次课程设计，我的动手能力也得到了加强。七、 附录元器件清单：型号 功能 备注74LS00 四个 2 输入与非门 三片74LS74 双 D 触发器 一片74LS48 译码器 六片74LS90 二-五-十进制计数器 五片555 定时器 产生时间延迟和多种脉冲信号 一片座子 25 个电阻 5.1k 一个 2k 一个 3.3k 三个10k 可调一个 LED 显示器 六块电键 三个脉冲与数字电路课程设计第 14 页 共 14 页导线 若干电容 0.01uF 一个 0.1uF 一个 八、 参考资料及文献脉冲与数字电路 中国物质出版社模拟电子技术基础 西安电子科技大学出版社电子线路 CAD 实用教程（第二版） 西安电子科技大学出版社七段共阴极数码管管脚图资料。网址：http:/ 管脚图资料。网址：http:/www.fpga-
