1、数字电子电路课程设计一、 题目：简单数字计时器的设计二、 任务与要求：设计一个具有如下功能的简易计时器，具体要求如下：1、具有时、 分 、秒的十进制数字显示（小时从 00-23）；2、具有手动校时，校分的功能；3、用 74 系列中小规模集成器件去实现；4、输入时钟信号为 1MHz；5、使用可编程逻辑器件和 MAX+PLUS软件，用图形输入方法，通过编译、仿真、综 合，并下载到相应芯片中。最后在 实验箱上 验证结果；6、在数字实验箱上用中小规模集成电路构造该简易计时器。三、 总体方案设计通过对给定的标准时基脉冲进行分频，产生标准的 1HZ 的时钟信号，对该信号进行计时，分别产生秒、分、时，并将秒
2、、分、时的 BCD 代码进行译码显示，形成一个电子计时器，同时加上相应电路，能够对分和时信号进行校正。（1）主要电路图1s（2）系统的工作原理：分显示器 秒显示器时译码器 秒译码器分计数器 秒计数器校时电路分频器振荡器由振荡器产生高稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准（系统时钟），再经分频器输出标准秒脉冲信号。秒计数器计满 60 后向分计数器进位，分计数器计满 60 后重新开始计时。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校分。（3）原理框图（见手写纸）四、 计算机模拟仿真使用可编程逻辑器件和 MAX+PLUS软件，用图形输入方法，通过编译、仿真。下面是各单元电路的设
3、计方案及原理说明（1）设计思路主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量用同类型的器件，如所有功能部件都采用 TTL 集成电路或都采用 CMOS 集成电路。（2）振荡器的设计振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。在这里我们选用由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器。这里选用555 构成的多谐振荡器，输出振荡频率 v01KHz 的脉冲，电路参数如下图所示。（3）分频器的设计选用 3 片中规模集成电路计数器 74LS90 可以完成分频功能。因为
4、每片为 110分频，3 片级联则可获得所需要的频率信号，即第 1 片的 Q3 端输出频率为100HZ，第 2 片的 Q3 端输出为 10Hz，第 3 片的 Q3 端输出为 1Hz。分频电路如下图所示：（4）分秒计数器的设计分和秒计数器都是模 M=60 的计数器，其计数规律为：00-01-58-59-00选 74LS92 作十位计数器，74LS90 作个位计数器。再将它们级联组成模数M=60 的计数器。分秒计数电路如下：74LS90 的原理图如下：74LS92 的原理图如下：（5）校时电路的设计当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间(或称校时)。校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手
5、表都具有时、分、秒等校时功能。为使电路简单，这里只进行分钟的校时，当按键按下后与非门 U4D 的 4 号引脚输入低电平，与非门 U4A 的 8 号引脚输出一个下降沿脉冲，触发分计数器计数，从而实现校分功能。下图为校分电路：（6）显示电路的设计采用三块 74LS48 芯片，分别将分十位、个位，秒十位的计数器输出译码，然后经数码管显示，秒个位计数器 74LS90 的 Q0 端直接接一个发光二极管，用闪烁表示。五、下载并验证模拟仿真结果正确后，结合实验箱， 设置各输入、 输出端，指定下载芯片，重新编译。编译结果正确后下载到相应芯片中（EPM7128LC84-15）。五、实验验证在实验箱上构造电路、
6、实验用的元件清单、 最终实现的电路（见打印稿）3、电路的调试过程 在电路板做好以后，我们进行测试，发现分、秒显示正常，但是按键校正分钟的时候出现不稳定的情况，然后我们把和按键并联的电容换成大电容后，按键就能正常的实现校分功能了。、 实验结果及分析 电容起滤波作用，电容大小不够就不能就好的消除按键的抖动现象总结与体会经过长达两个星期的设计与思考，最终在 EWB 上完成了数字钟的模拟。其间遇到了许多问题，但最后都一一得到解决。现将心得体会总结如下：1. 设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个方案，进行比较论证，选择最合适的方案动手设计。总体设计在整个设计过程中非常重要，应该
7、花较多的时间在上面。2. 方案确定后，才开始设计。设计时，多使用已学的方法，如列真值表，化简逻辑表达式，要整体考虑，不可看一步，做一步。在整体设计都正确后，再寻求简化的方法。3. 在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要有效的多。4. 尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改，也利于与别人交流。如果电路乱的连自己都看不懂，那还如何改进和扩展。5. 很多难点的突破都来自于与同学的交流，交流使自己获得更多信息，开拓了思路，因此要重视与别人的交流。应该有较好的理论基础，整个实验都是在理论的指导下完成了，设计过程中使用了许多理论课上学的内容，如真值表、卡拉图等。本次设计把理论应用到了实践中，同时通过设计，也加深了自己对理论知识的理解和掌
