二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、沈陽航空航天大學(xué) 課程設(shè)計(jì) （說明書） 二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班級(jí)/學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 mandy 指導(dǎo)教師 徐 嵩 沈陽航空航天大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程名稱 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求： 一、設(shè)計(jì)說明與技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)電路，技術(shù)指標(biāo)如下： 該數(shù)字鐘系統(tǒng)要求利用二十四小時(shí)制表示時(shí)間，利用6位數(shù)碼管進(jìn)行具體時(shí) 間顯示；另外要求有三個(gè)按鍵進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)，一個(gè)調(diào)整時(shí)間功能鍵，按一次此鍵進(jìn)入 調(diào)時(shí)功能；連按兩次進(jìn)入調(diào)分功能；連按三次進(jìn)入調(diào)秒功能；另外兩個(gè)按鍵分別為 功能與功能。 二、設(shè)計(jì)

2、要求 1 .在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。 2 .根據(jù)技術(shù)指標(biāo),通過分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。 3 .畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化\ 三、實(shí)驗(yàn)要求 1 .根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路，用軟件仿真。 2 .進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。 、推薦參考資料 1.童詩白，華成英主編.數(shù)字電子技術(shù)基｛出.[M]北京：高等教育出版社，2006 五、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告 成績 指導(dǎo)教師 日期 一.概述 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時(shí)"、"分〃、"秒"數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。由于數(shù)字 集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用"吏得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī) 械鐘表

3、。鐘表的數(shù)字化在提高報(bào)時(shí)精度的同時(shí)，也大大擴(kuò)展了它的功能，諸如定時(shí)自 動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉路燈等。因此，研 究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計(jì)就是關(guān)于數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘是二十四小時(shí)制的數(shù)字鐘系統(tǒng)，設(shè)備上配備另外有三個(gè)按鍵，分 別為空格鍵，用來控制"時(shí)〃、"分"、"秒〃三個(gè)分路的時(shí)間調(diào)節(jié)；W鍵，用來調(diào)整時(shí) 間起到"的作用；Q鍵，用來調(diào)整時(shí)間起到“，’的作用。操作時(shí)，按一次空格鍵 可以使"時(shí)〃停止，通過Q和W鍵來調(diào)整時(shí)間，同理，按兩次空格鍵調(diào)整〃分：三 次調(diào)整〃秒”，四次回到正常運(yùn)行狀態(tài)。 本報(bào)告包括方案的原理，方案的設(shè)計(jì)步驟，各

4、部分電路的設(shè)計(jì)，性能的測試，以 及設(shè)計(jì)的心得體會(huì)。 二.方案的原理 本方案主要采用具有加減功能的十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器74LS192來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，采用門電路與加法計(jì)數(shù)器74LS160控制各個(gè)分電路的運(yùn)行，采用門電路的組合 實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整，當(dāng)調(diào)整時(shí)間的時(shí)候，按下空格鍵會(huì)給對(duì)應(yīng)的74LS160片 子一個(gè)脈沖從而控制分電路,74HC160片子的輸出端連接著門電路與74LS192的片 子，配合按鍵就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字鐘的時(shí)間調(diào)整功能。 原理框圖如圖1所示。 圖T二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)的原理框圖 總共三條分電路，分別控制"時(shí)"、"分"、"秒"。每條分路，例如控制"秒”的分 路中，又

5、由兩個(gè)顯示器，兩個(gè)計(jì)數(shù)器和一組利用" + 調(diào)整時(shí)間的門電路組成。 最后通過控制電路，用按下空格鍵的次數(shù)來控制每條分電路的時(shí)間調(diào)整。 三、電路設(shè)計(jì) 1 .控制電路 控制電路由顯示器，開關(guān)，門電路，和計(jì)數(shù)器74LS160組成。當(dāng)按下1次空格 鍵（開關(guān)）時(shí)，會(huì)給計(jì)數(shù)器74LS160 一個(gè)脈沖，同時(shí)顯示器顯示數(shù)字1 ,再通過門電 路的組合，使進(jìn)入控制"時(shí)”的計(jì)數(shù)器74LS192的UP和DOWN引腳的均為高電平, 就能控制"時(shí)電路”的停止，同理，按下2次控制"分電路"，3次控制"秒電路”， 而按下4次空格鍵時(shí)，電路則正常運(yùn)行?？刂齐娐啡鐖D2所示。 時(shí)電路分電路 ( < U22 DCD_H

6、EX_DIG_BLUE 秒電路 U31A U34A 74ALS21AN 74LSO4D U23A U50A ^qZ> MkSMD 74ALS21AN 74LS04D US3A . U27A SSJ auy 意 o38S U17 74LS160N m S qq m < -o o- ■■■ 圖2控制電路 2 .調(diào)節(jié)電路 調(diào)節(jié)電路主要由開關(guān)和門電路構(gòu)成，在控制電路中選擇了要停止的電路后，通過 門電路的組合，給計(jì)數(shù)器74LS192的UP或DOWN 一個(gè)低電平，就可以實(shí)現(xiàn)"+"、 的調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)電路如圖3所示。 DOWN 3 .計(jì)數(shù)器與顯示電路 計(jì)數(shù)器

7、與顯示電路主要由加減計(jì)數(shù)器74LS192，門電路和顯示器組成,完成最基 本的數(shù)字鐘的運(yùn)行。將"分"和"秒”用兩個(gè)74LS192片子接成60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器， 將"時(shí)’接成24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，60進(jìn)制計(jì)數(shù)器與顯示電路如圖4所示，24進(jìn)制計(jì) 數(shù)器與顯示電路如圖5所示。 U5 DCD_HEX_DIG_BLUE U6 DCD_HEX_DIG_BLUE 泌3騁m 88 3385 t t /9 m a。n4 o t a ” a k 111 74LS192N U12 74LS192N NK& ▲ dn▲ NKQO▲ 圖4 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器與顯示電路 U40 8888 aoai V

8、 3? aM? 8? Hu 0un A Nxoa▲ U41 DCD HEX DIG BLUE DCD HEX DIG BLUE 67A I I 74ALS20AN 136 74LS192N 臉 v i a u m y 圖5 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器與顯示電路 ?性能的測試 按電路圖連接好電路 ,調(diào)整到23時(shí)59分50秒，再正常工作到00時(shí)00分00秒。 時(shí) 分 秒  1 23 X X 2 23 59 X 3 23 59 50 4 00 00 00 圖6測試數(shù)據(jù)表 按照測試數(shù)據(jù)表對(duì)電路進(jìn)行測試，得到如圖7,8,9,10所示

9、的結(jié)果。 NM亙芭 8苴 O5 a Oss 55? u 2 y *5 <，fl r.L 5? 亙S3 3mBMa X3H 0 3n-B9IQX3HG3Q 8A 了ONV 口三 壬ulw & won S3 石“A 33B aa X3H—Q3Q VAS卜 fl 5

10、 OCD HEX MG BLUE DCD_HEX_G_BLUE 1H r Q- % 82 88品 I I 82 8弘8 I I 山—— 37 NdK U35 74LS2N ；53 . Ut W ^vcc 丁 5V % t ale MA 7ULSW 叫 ILS她 正?? ，4儼 5V U9 El XDHEX (XG B

11、L^VIOCD HEX DIG BLUE ■ ■ _ _ _ U14A 82曲“ I I U1 74ALs4 5V 廠二 USIA ,7

12、 DCD_HEX_OG_BLUE U8 DCD_HEX_OG_BIUE DCD_HEX_G_BLUE UG 聞 VW] u- 88 8g 一 U3&A 74財(cái) V 88 7ILS152H U67A 74ALs笈期 2 5 2? 吊助吧~| vcc H = 5V 1 八S" pan VCC ~T 5V st I Q I C L^L T- 88 BBSS I “fl J1JaU14A B8 8隴

13、5 88 5 3? VCC 1 -L 1-w U12 7CS192N M1 1LS192N iX 丁 5V DCO HEX_WQ BLUE Q Uto MS USA /\74MN UI公 WMSE 州 s ma… U1 nlsiM USIA uw LG g 11 4A N0O 2 al MALAWI UH 1 3軼 “ISKC U40 U41 Br DCD_

14、HEX_DIG_BLUE DCD_HEX_DIG_BLUE U8 U9 DCD HEX MG BLUE U5 U6 Bra DCD_HEX_G_BLUE DCD_HEX_D*G_BLUE 五.結(jié)論 本次測試結(jié)果和要求的數(shù)據(jù)完全一樣，任務(wù)書的要求是該數(shù)字鐘系統(tǒng)要利用 二十四小時(shí)制表示時(shí)間，利用6位數(shù)碼管進(jìn)行具體時(shí)間顯示；另外要求有三個(gè)按鍵進(jìn) 行時(shí)間調(diào)節(jié)，一個(gè)調(diào)整時(shí)間功能鍵（空格），按一次空格鍵進(jìn)入調(diào)時(shí)功能；連按兩次進(jìn) 入

15、調(diào)分功能；連按三次進(jìn)入調(diào)秒功能；另外兩個(gè)按鍵W和Q分別為功能與” 功能。本設(shè)計(jì)符合任務(wù)書的基本要求，可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)書中要求的功能，并可以完美的 運(yùn)行該數(shù)字鐘。 六■性價(jià)比 根據(jù)電路實(shí)現(xiàn)的功能來看，該二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)的性價(jià)比還是比較好的。 本設(shè)計(jì)電路主要應(yīng)用了顯示器，74LS192計(jì)數(shù)器，74LS160計(jì)數(shù)器，門電路還有開關(guān) 這五種器件，盡量節(jié)省元器件以實(shí)現(xiàn)所要求的功能，各個(gè)元件間緊密聯(lián)系，數(shù)字鐘的 實(shí)現(xiàn)原理清楚簡潔，思路清晰，接法簡單，不繁雜，所用原件均為常用的數(shù)字電路原 件，成本低廉，用此設(shè)計(jì)可以節(jié)約成本，利于生產(chǎn)，并且所設(shè)計(jì)的電路的功能較為貼 近我們?nèi)粘５纳?，較為符合普通市面上所

16、生產(chǎn)出售的數(shù)字手表的功能，綜合還說此 設(shè)計(jì)性價(jià)比較高。 七.課設(shè)體會(huì)及合理化建議 經(jīng)過兩周的二十四小時(shí)制數(shù)字鐘系統(tǒng)的數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我深入學(xué)習(xí)了時(shí)序邏輯部 件的相關(guān)知識(shí)，查閱了相關(guān)圖書資料，并借助互聯(lián)網(wǎng)對(duì)該問題的原理進(jìn)行細(xì)致的研究。 由于課題比較復(fù)雜。設(shè)計(jì)涉及到加減計(jì)數(shù)器74LS192等元器件，所以我特別對(duì)他們的 工作原理進(jìn)行了較深刻的學(xué)習(xí)，同時(shí)也對(duì)他們的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生了一定的了解。 在課程設(shè)計(jì)的過程中，也出現(xiàn)了一些困擾我的問題，在書籍與互聯(lián)網(wǎng)都無法解答 我困惑的時(shí)候，老師給了我許多的講解與提示，因此，這次的課程設(shè)計(jì)也離不開老師 的幫助，因?yàn)閷?duì)于74LS192這個(gè)計(jì)數(shù)器還不夠熟悉，在實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)

17、功能中的功能 時(shí)，對(duì)于“時(shí)"，進(jìn)行"00” -1的操作時(shí)因電路還未完善，會(huì)顯示“99”而非〃23”, 通過老師對(duì)原理的講解以及提示，最終，本設(shè)計(jì)被較為完美的實(shí)現(xiàn)了。 通過本次課設(shè)，我對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)有了進(jìn)一步的理解。并且學(xué)習(xí)使用 了一款從未接觸過的軟件——Multisimo在開始時(shí)，對(duì)此軟件還不夠熟悉，而在此刻， 完成了此次數(shù)電課設(shè)時(shí)，我已經(jīng)可以較為熟練的應(yīng)用此軟件，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn) 行仿真處理。 通過此次的課設(shè)，我學(xué)習(xí)到了許多在課堂上沒有學(xué)習(xí)到的知識(shí)，同時(shí)也提高了自 己的動(dòng)手能力，設(shè)計(jì)出了較為實(shí)用，貼近現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)。把在課本上與自學(xué)到的理論融 入到了實(shí)際中。最后再次感謝老師這些

18、天耐心的指導(dǎo)，使我在本次課設(shè)過程之中收獲 良多，此次的課程設(shè)計(jì)所帶給我的所有的東西也必將在我以后的學(xué)習(xí)生活道路上起到 不可替代的作用。 參考文獻(xiàn) [1]閻石主編.數(shù)字電子技術(shù).[M]北京：高等教育出版社，2006年 [2]陳振官等編著.新穎高效聲光報(bào)警器. [M]北京：國防工業(yè)出版社，2005年 [3]謝自美編.電子線路設(shè)計(jì)?實(shí)驗(yàn)?測試.[M]武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000年 [4]付家才.電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐. [M]北京：高等教育出版社，2004年 [5]楊興瑤主編.新編實(shí)用電子電路500例.[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006年 [6]南新志、劉計(jì)訓(xùn)主編.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教程.[

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20、20 X3H 80 flI 8A Lx生一 * 王力sw? 事-n S5R 5 1 OS X3H 000 ,f i 0 一 I fi >s 卜 fc 9S OS X3H 000 手< VS 二 FufzA 附錄u元器件清單 序號(hào) 編號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 1 U38A 與非門 7400 N 5 2

21、 U14A 非門 7404N 22 3 U51A 或門 7408 N 15 4 U24A 同或門 74LS32N 6 5 U1 加減計(jì)數(shù)器 74LS192N 6 6 U17 加法計(jì)數(shù)器 74LS160N 1 7 U5 數(shù)碼管 DCD_HEX_BIG_BL UE 7 8 U13 時(shí)鐘脈沖 DIGITAI_CLOCK 1 9 S1 輕觸按鈕 PB_DPST 7