(电子钟)数字电子技术课程设计实验报告

数字电子技术实验报告数字电子技术课程设计实验报告设计题目：多功能数字钟的设计、仿真学院：信息技术学院姓名：学号：201011010208专业班级：计算机科学与技术系（2）班指导教师：设计时间：2011-12-19——2011-12-22数字电子技术实验报告-1-目录一、设计目的.......................................2二、设计要求和设计指标.............................2三、设计内容.......................................23.1、数字钟电路工作原理.........................23.1.1、总体设计...................................33.1.2、秒信号发生器...............................53.1.3、分信号发生器..............................53.1.4、时计时器...................................53.1.5、校时电路...................................63.1.6、整点报时电路...............................63.1.7、闹钟电路...................................83.1.8、主要仪器及器件.............................93.2仿真结果与分析.............................93.2.1、分析................................93.2.2、仿真图..............................9四、实验过程中遇到的问题及解决方法.................10五、总结............................................11六、主要参考文献....................................11数字电子技术实验报告-2-一、设计目的（1）掌握掌握多功能数字钟的工作原理。（2）掌握基本逻辑门电路、译码器、数字分配器、数字选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器、的常用的数字电路的综合设计方法。（3）熟悉用Proteus软件进行数字电路仿真设计的方法。（4）了解用AltuiumDesigner软件进行PCB设计的方法。（5）熟悉复杂数字电路的安装、测试方法、提高实验技能，增强工程实践能力。二、设计要求和设计指标(1)基本功能◆具有“秒”“分”“时”计时和显示功能。小时按24小时计时制。◆校时功能，能够对“分”“时”进行调整。(2)扩展功能◆具有正点报时功能.◆闹钟功能.三、设计内容◆3.1数字钟电路工作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，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24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，数字电子技术实验报告-3-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⑴如下:时显示器秒显示器分显示器时译码器分译码器秒译码器整点报时时计数器分计数器秒计数器时钟校准振荡器分频器秒脉冲数字电子钟系统框图图1·3.1.1、总体设计数字电子技术实验报告-4-g2e1a1c1d1f1g1f1d1c1b1a1a2c2e2f2a3b3e3f3a4c4g4a5b5c5d5e5f5g5a6b6c6d6e6f6g6g6f6e6d6c6b6a6g5f5e5d5c5b5g4e4d4c4a4f3e3d3c3b3a3f2e2d2c2b2a2g1b1b2d2g2e1b4d4e4f4c3d3g3g3b4f4a5A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1574LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1674LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1774LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1874LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1974LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U2074LS48CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U1474LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U1374LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U1174LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U974LS90CKA14QA12CKB1QB11QC9QD8R0(1)6R0(2)7U1274LS92CKA14QA12CKB1QB11QC9QD8R0(1)6R0(2)7U1074LS921098U7:C74LS0056U6:C74LS041098U5:C74LS00456U7:B74LS00123U5:A74LS00456U5:B74LS00131211U5:D74LS00123U7:A74LS00D2Q5CLK3Q6S4R1U8:A74LS7412U6:A74LS0434U6:B74LS04R13.3kR23.3kC110nFC210nFCKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U274LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U374LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U474LS901kpulse12456U1:A74LS2191012138U1:B74LS21131211U7:D74LS001312U6:D74LS04123U21:A74LS00456U21:B74LS001098U21:C74LS001110U6:E74LS04R310kLS1SOUNDER图2数字电子技术实验报告-5-3.1.2、秒信号发生器利用555定时器构成的多谐振荡器发生产生1KHZ信号，经1000分频后得到R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555R22k+5VC1100nFC210nF23%RV110kR15.1k1kHz图33.1.3、分秒计时器分、秒计数器为模60的计数器。3.1.4、时计时器时计数器是一个24小时制的计数器，当数字钟运行到23h59min59s时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数字钟应自动显示出00h00min00s。数字电子技术实验报告-6-3.1.5、校时电路123U5:A74LS00456U5:B74LS00131211U5:D74LS00123U7:A74LS0012U6:A74LS0434U6:B74LS04R13.3kR23.3kC110nFC210nF图4首先使用数字钟，或当数字钟计时时出现误差时，必须对时间进行校正，通常叫做“校时”，校时是数字钟的基本功能，一般要求能对时和分进行校对。对校正电路的要求是在小时校正时不影响分、秒的正常计数，在分校正时不影响秒和时的正常计数。3.1.6、整点报时电路仿广播电台整点报时电路设计,每当数字钟计时快到整点时发出响声,四低一高并且以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。Cp/sQ3Q2Q1Q0功能500000数字电子技术实验报告-7-510001发低音520010停530011发低音540100停550101发低音560110停570111发低音581000停591001发高音000000停图512456U1:A74LS2191012138U1:B74LS21131211U7:D74LS001312U6:D74LS04123U21:A74LS00456U21:B74LS001098U21:C74LS001110U6:E74LS04R310kLS1SOUNDER数字电子技术实验报告-8-图63.1.7、闹钟电路CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U374LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U474LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U574LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U674LS90456U13:B74LS089108U13:C74LS08123U14:A74LS86456U14:B74LS86123U15:A74LS00456U15:B74LS001098U15:C74LS00131211U15:D74LS00R110kR210kR310kR410kSW1SW-SPDTC10.01nF图7数字电子技术实验报告-9-3.1.8、主要仪器及器件仪器：计算机软件：电路仿真软件。元器件：七段数码显示管6只，数码集成电路若干，电阻、电容若干，面包板，短导线若干。集成电路具体有74LS48、74LS00、74LS90、74LS74、74LS04、3.2、仿真结果与分析3.2.1、分析：①在仿真软件Proteus中将图所示基本电路绘制出来。②分别单击或长按分校时开关S1，时校时开关S2，验证校时电路的功能是否完善。③用Proteus软件中的逻辑分析仪观察并记录分频器各自输出信号的波形。使用逻辑分析仪时，在VSMLogicAnalyser窗口中点击Caputure按键，稍等片刻（约20秒）既可以看见信号波形。④用秒表测量数字钟的仿真计时结果，将测量数据填入表中标称电压+15V(2A)+15V（1A）+15V(1A)-15V(1A)空载试验结果15.1715.3615.18-16.01满载实验结果15.0715.1114.93-14.9图83.2.2、仿真图数字电子技术实验报告-10-g2e1a1c1d1f1g1f1d1c1b1a1a2c2e2f2a3b3e3f3a4c4g4a5b5c5d5e5f5g5a6b6c6d6e6f6g6g6f6e6d6c6b6a6g5f5e5d5c5b5g4e4d4c4a4f3e3d3c3b3a3f2e2d2c2b2a2g1b1b2d2g2e1b4d4e4f4c3d3g3g3b4f4a5A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1574LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U1674LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3Q