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武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书
目录
1 绪论-----------------------------------------------------------------------------------------1
2 设计方案概述-------------------------------------------------------------------------2
2.1 系统设计思路与总体方案---------------------------------------------------------------2
2.2 总体工作过程------------------------------------------------------------------------------2
2.3 各功能块的划分和组成------------------------------------------------------------------3
3 单元电路设计与分析--------------------------------------------------------------3
3.1 秒信号的发生电路------------------------------------------------------------------------3
3.2 时、分、秒计数电路---------------------------------------------------------------------4
3.2.1 秒部分-----------------------------------------------------------------------------------5
3.2.2 分部分-----------------------------------------------------------------------------------5
3.2.3 时部分-----------------------------------------------------------------------------------6
3.3 校正时、分电路---------------------------------------------------------------------------7
3.3.1 校分电路--------------------------------------------------------------------------------7
3.3.2 校时电路--------------------------------------------------------------------------------8
3.4 整点报时电路------------------------------------------------------------------------------8
3.5 闹钟功能电路------------------------------------------------------------------------------9
5 电路的调试与仿真-----------------------------------------------------------------9
4 总体电路原理图---------------------------------------------------------------------11
6 元器件清单-----------------------------------------------------------------------------12
7 设计体会及心得---------------------------------------------------------------------12
I
武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书
参考文献------------------------------------------------------------------------------------14
1 绪论
电子技术是 21 世纪发展最为迅速的领域之一,这主要得益于集成电路和计算
机技术的迅速发展。这两项技术既是电子技术发展的产物,又是电子技术持续发展
的推动力。集成电路和计算机技术的飞速发展,将人类社会带入信息时代,在这样
的时代背景下,掌握电子技术对我们来说是非常重要的。要掌握一门技术,不仅要
具有理论的知识,还要经过不断实践,而课程设计对我们来说就是一种很好的实践
方法。
时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时
间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一
旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。例如,许多火灾都是由于人们一时忘记了
关闭煤气或是忘记充电时间。尤其在医院,每次护士都会给病人作皮试,测试病人
是否对药物过敏。注射后,一般等待 5 分钟,一旦超时,所作的皮试试验就会无效。
手表当然是一个好的选择,但是,随着接受皮试的人数增加,到底是哪个人的皮试
到时间却难以判断。所以,要制作一个定时系统,随时提醒这些容易忘记时间的人。
钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先
的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、
定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备,甚至各种定时电气的自动启用等,
所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非
常现实的意义。
本报告就是对这次课程设计的总结。主要包含了以下内容:简单介绍了系统设
计思路和方案,详细介绍各单元电路的原理,介绍了在调试过程中碰到的问题和解
决方法,总结了课程设计的收获和体会。
本次课程设计的题目是设计一个数字钟,要求具有以下功能:显示时、分、秒
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(如 11:52:45);可实现手动或自动的对时、分进行校正;计时过程具有报时
功能,当时间到达整点时进行报时;有闹钟功能,在达到闹钟时间,闹钟开始起闹
并持续一分钟。
2 设计方案概述
2.1 系统设计思路与总体方案
一个最简单的数字钟由秒信号发生电路,时、分、秒计数电路,译码显示电路
组成,要求有校正时、分和整点报时,闹钟功能,故要加入校时电路和报时电路,
闹钟功能电路。因此其原理可由如下的框图表示出来:
图 2-1 原理框图
2.2 总体工作过程
一、时间的前进和显示的实现
首先由秒信号产生电路生产秒信号,将此信号接到秒计数器的信号输入端。接
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着,在这个秒信号的驱动下,秒计数器向分计数器进位,分计数器向时计数器进位,
最后通过译码器将计数器中的状态以时间的形式显示出来,这样就实现了时间的前
进和显示功能。
二、整点报时的实现
在时、分计数器的输出端接收整点的信号,既驱动蜂鸣器的频率信号,从而推
动执行部件(蜂鸣器)的工作。
三、校正时、分的实现
在秒向分进位的路径中加入一条用手动产生信号的路径,并通过开关来选择接
通两条中的手动信号,从而实现对分的校正。对时的校正的方法与此相同。
四、闹钟功能的实现
由门电路将计数电路和闹钟电路连接起来,由蜂鸣器实现闹钟功能。
2.3 各功能块的划分和组成
一、秒信号产生电路
这部分电路由集成电路 555 定时器与 RC 组成的多谐振荡器。
二、时、分、秒计数电路及译码、显示电路
这部分电路包括 6 个 BCD 码计数器,其中两组接成 60 进制,剩下一组接成
12 进制,及相应的译码显示器。之所以要用 BCD 码计数器,是因为时、分、秒都
是要用两位十进制数表示的,因而时、分、秒的个位和十位所对应的计数器的状态
输出都应该是 BCD 码。又因为时的显示方式是 12 进制的,故 3 个计数器分别要接
成 12、60、60 进制的。所用芯片都为 74ls290。
三、时、分的校正电路
这部分电路由产生调节信号的装置和数据选择器组成,用单刀双掷开关控制。
四、整点报时电路
这部分电路由控制音响的频率信号采集电路、蜂鸣器组成。
五、闹钟功能电路
这部分电路由门电路将时分秒计数电路和闹钟电路组合起来,产生的信号接到蜂
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