数字电子技术基础课程设计.docx

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数字电子技术基础课程设计

数字电子技术基础

课程设计

题目：

数字时钟

学院：

计算机与信息工程学院

班级：

姓名：

学号：

一、设计要求：

1、具有显示小时和分钟的时钟功能。

2、具有自动打铃功能：

可在8：

30、9：

15、9：

25、10：

10、10：

30、11：

15、11：

25、12：

10时响铃一分钟。

3、具有手动设置定时的功能。

4、结构简单。

二、设计方案：

说明：

1、信号源用555定时器构成多谐振荡器，产生频率1Hz的秒脉冲。

2、数字钟的秒位和分位采用六十进制计数，由两片十进制计数器74LS160和相关门电路改进而成。

小时位采用24进制，也由两片十进制计数器74LS160和相关门电路改进而成。

改进时，采用整体置数方式。

计数器输出端用显示译码器显示数字。

3、寄存器部分由32个移位寄存器74LS194排成216阵列，将每个寄存器按时分由高到低存入8个报时时刻的每一位，共16位。

三、单元设计：

1、信号源（秒脉冲）：

秒脉冲由555定时器构成的多谐振荡器产生。

多谐振荡器频率：

取R1=R2=1.43Ω，C=330mF,

f=1Hz

在555定时器输出端加施密特触发器可对方波整形。

2、时钟电路：

分位和秒位的六十进制设计、小时位二十四进制设计：

对于秒位：

个位74160：

十位74160：

对于分位：

个位74160：

十位74160：

对于小时位：

个位74160：

十位74160：

注：

六片74160的CP信号全部接秒脉冲。

校时部分：

将小时位和分位的使能端分别接一个单刀双掷开关，一端接前一级输出信号，一端接高电位。

若想让小时位和分位快进，只需拨动开关，起到快进效果；将小时位和分位的强迫置位端分别接一个单刀双掷开关，一端接正常的置零信号，一端接地。

若想让小时位和分位归零，只需拨动开关，起到归零效果。

两部分组成校时功能。

如图：

四、组装、调试记录：

1、设计信号源时，产生的波形并不是标准方波，存在失真。

通过在555定时器输出端加施密特触发器得到标准1Hz方波。

2、在计数器连线时，不可将多余端悬空，应接高电位。

3、在设计分位向小时位进位时，必须保证分位和秒位同时出现59状态时，才进位。

否则时钟会在59分0秒的时候就向小时进位。

4、在设计电子时，需保证小时位出现23状态，同时分位和秒位都出现59状态时，才归零。

否则时钟会在23时整时归零。

5、对74160来说，D端为最高位，A端为最低位。

6、第一次打开仿真开关时，所有高低电位开关会置低电位。

解决方法：

再拨一次。

7、级联比较器时，第一个比较器的AGTB和ALTB接地，ALEB接高电位。

否则比较器不工作。

8、仿真时电路不正常工作，则用万用表和示波器查看电路。

9、将电路中的部分独立保存起来，这样在整体电路出错时，不至于整体删掉。

10、精诚所至，金石为开。

遇到问题时只要努力钻研，一定可以找出答案。

五、总逻辑图：

六、元器件清单：

555定时器：

1片

施密特触发器：

1片

可预置十进制计数器74LS160：

6片

4位通用移位寄存器74LS194：

32片

4位数值比较器CC14585：

4片

四2输入与门74LS08：

2片

四2输入与非门74LS00：

1片

四2输入或门74LS32：

1片

六非门74LS04：

1片

8位乒乓开关：

16片

单刀双掷开关：

4个

七、电路改进：

1、用数据选择器代替寄存器。

用16个数据选择器代替32个寄存器。

将8个时刻的每一位分别预置到一个D0到D7中，用计数器同步控制数据选择器的ABC输入端，使16个计数器同时输出D0到D7。

再将16个数据选择器的输出端接比较器，则每次会有16位数值（一个时刻）输入到比较器中。

2、用8组44位比较器阵列代替16组28位寄存器。

将8个时刻直接预置到8组比较器中，将时钟的16位输出接到8组比较器中，将比较器的输出通过或门接到蜂鸣器或指示灯。

按此接法，时钟的十六位输出会同时与8组比较器比较，只要有一组比较器组输出1，则蜂鸣器响或灯亮。

3、在寄存器、数据选择器或比较器前接一级编码器。

按照原设计，每次仿真前，需要拨168个开关，非常费时。

接一级编码器后，只需拨动很少量开关，即可预置8个时刻。