EWB在数字电子电路综合课程设计中的应用
1 引言
长期以来，综合课程设计是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成的。我们在教学实践的过程中，结合理论教学的进程，利用计算机的电子设计自动化软件ElectronicsWorkbench(虚拟电子工作台，EWB)在计算机上进行基础验证模拟仿真实验，作为教学的补充。使学生增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。我们采用工作在Windows 2000平台上的EWB 5．12(虚拟电子工作台)软件。实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成，也可由学生在课外利用计算机参照有关习题完成。通过人机对话的方式，能使每个人都能亲自动手搭接电路，进行元件接线，参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。通过EWB软件的"componentProperties"(元件属性)可随时调整和修改元器件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验中，把实验与理论有机的结合起来，加深了学生对理论的认识。我们可以通过一个实际的设计例子来体现EWB仿真软件的优越性。
2 基于EWB平台的交通灯电路设计
2．1 设计任务
设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1 s。依次循环。
2．2 分析任务
当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯(8s)，当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯(4 s)。用MG，MY，MR，CG，CY，CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。
2．3 设计步骤
2．3．1 课程设计的常规步骤
(1)根据设计要求列出交通灯
控制器的真值表如表1所示。
(2)利用卡诺图化简法或公式
化简法获得最简的逻辑表达
式。
(3)根据公式直接设计总体电
路；
(4)在电路板上搭接实际电
路，测量相关数据，按设计要
求修改实际电路直至符合设
计要求。
2．3．2 应用EWB仿真软件之后的设计步骤
(1)根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如表l所示。
(2)利用逻辑转换仪获得最简逻辑表达式，逐一设计完成各单元电路并从(EWB)所提供的器件库中选择元器件。
(3)进行总体连接完成总体设计，然后进行仿真，测量相关数据，按设计要求修改仿真电路直至符合设计要求。
(4)在电路板上搭接实际电路。
2．4 电路设计
从元器件库中拖出逻辑转换仪，根据交通灯控制器的真值表，获得MG的最简逻辑表达式如图1所示。同理，求出MY，MR，CG，CY，CR的最简逻辑表达式。根据最简表达式设
计出总体电路，再从元器
件库中选出元器件，从仪
器库中选出逻辑分析仪，
根据预设计的电路连接和
设置仪器。其电路图如图2
所示，逻辑分析仪设置为
内触发方式。
2．5 电路的仿真实验
按下"启动／停止"，
运行模拟程序，从指示灯
上观察实验结果。仿真的
另一特点是有逻辑分析仪，双击逻辑分析仪图标即可观察到各点的时序波形如图3所示。其输入信号的通道顺序为：5Hz信号(CLK)，主要街道绿灯信号MG，主要街道黄灯信号MY，主要街道红灯信号MR，次要街道绿灯信号CG，次要街道黄灯信号CY，次要街道红灯信号CR。从波形图上可清楚地看到电路中各点之间的时序关系。对设计中模糊不清的问题，如计数器的同步置数，异步置数，同步清零，异步清零的问题，用时序图可以得到很好的解释。这是实际实验无法比拟的，
3 结语
通过以上设计可见，
运用EWB软件，可方便地
在计算机上设计电路，并
进行仿真。通过改变电路
参数，可以观察不同电路
参数对电路性能的影响，
用虚拟仪器可以观察各实
验点的波形及整个电路的实验结果，一个方案不成功可刷新重来，反复多次后选择出最佳的设计方案。由于该软件具有丰富的元件库和仪器库，可以充分发挥每个设计者的想象力和创造力，大胆进行设计尝试，不必担心元器件会损坏，这样的设计可以随心所欲、花样叠出。若电路设计有误，通过仿真，软件会做出警告或提示，当设计方案正确无误后，再按此方案搭接实际电路。用EWB软件设计电子电路改变了传统的基于电路板的设计方法，从而可以大大缩短设计时间，节约开发费用，提高效率。实践证明EWB软件是人们设计电子电路的有效工具。
第四部分电子电路仿真实验
4.5 仿真实验举例
[要点提示]
1、晶体三极管放大电路特性研究
2、四位数码寄存器
[内容简介]
4.5.1晶体三极管放大电路特性研究
一、实验内容
1.创建如图4.5.1所示的实验电路，并为元器件标识，参数设置。
2.测量静态工作点Ib、Ic、Vce ，用示波器测量电压放大倍数AV ，用
波特图仪测量频率特性，测量通频带BW。
3.调节Rp1、Rp2 ，用示波器观察因工作点的改变而引起的输出波形失
真。重新调节Rp1、Rp2恢复原值，使波形失真消除。
4．利用参数扫描功能，分析Co从0.1μF到100μF变化时对f1 的影响。
二、仿真实验
1. 创建电路，给电路中的全部元器件按图4.5.1要求标识，参数设置，然后单击Circuit/Schematic Options出现对话框，在“Display”选项框内，勾选“Show Notes”，这时 EWB 自动给各节点编号，并显示在电路图上。
图4.5.1 晶体三极管放大电路特性研究实验电路
2. 给虚拟仪器设置参数
电压表
Mode：DC
Resistance：100MΩ（考虑三级管输入电阻较高，为减小误差取高内阻）电流表
Mode：DC Resistance：取默认值1nΩ
函数发生器
波形：正弦波
Frequency：1KHz Duty cycle：50%
Amplitude：50mV Offset：0
示波器
Time base：0.50ms/div “X/T”显示方式
Channel A：50mV/div y position：0.00 “AC”工作方式
Channel B：500mV/div y position：0.00 “AC”工作方式
Trigger：“Auto”方式
Channel A 输入线设为黑色，Channel B输入线设为红色，则输入信号波形为黑色，输出信号波形为红色。
波特图仪
幅频特性 Vertical： log F：60dB I：0dB
Horizontal： log F：1GHz I：1Hz
相频特性 Vertical： log F：360度 I: -360度Horizontal: log F: 1GHz I: 1Hz
3. 单击“O/I”开关，运行电路，再单击“Parse”按钮，暂停运行。
⑴. 从电压表、电流表读出静态工作点的值为：
IB＝19.76μA IC＝2.064mA
VCE＝VC－VE＝9.940V－1.102V＝8.838V
⑵. 双击示波器图标，打开示波器面板，单击“Expand“扩展面板，观察
到波形如图4.5.2，拖拽读数指针，测得：
Av＝VOP—P / VIP—P
＝—1.3674V / 98.196mV＝—13.9
图4.5.2 输入输出电压波形
⑶. 双击波特图仪图标，打开波特图仪面板，单击“Magnitude”，测得幅
频特性如图4.5.3。
拖拽读数指针，测得：
BW＝13.45MHZ—26.65HZ≈13.45MHZ
单击“phase”，测得相频特性如图4.5.4。
图4.5.3 幅频特性图4.5.4 相频特性
⑷. 调节RP1 ＝200KΩ/100%、 RP2＝100Ω/0%，打开示波器面板运行电
路、暂停运行，观察到输出波形如图4.5.5，波形产生截止失真。
调节RP1＝200 KΩ/5%、RP2＝100Ω/0%，运行电路，暂停运行，观察到输出波形如图4.5.6，波形产生饱和失真。
调节RP1、RP2恢复原值，观察波形无明显失真。
图4.5.5 输出电压波形(截止失真) 图4.5.6 输出电压波形 (饱和失真) 4. 选择Analysis/Parameter Sweep 选项，打开参数扫描设置对话框，设置如下：
Component：C3 (系统编号,电路图中的标识是“Co”)
Start Value：0.1μF
End Value：100μF
Sweep type：Decade
Output node：7
Sweep for：AC Frequency Analysis
单击“Set AC options”按钮，设置分析参数：
Start frequency：1HZ
End frequency：10GHZ
Sweep type：Decade
Number of points：100
Vertical scale：log
单击“Simulate”，开始分析，分析结果如图4.5.7。从幅频特性曲线看出，随Co电容的增大，f l 减小。整个放大器的通频带展宽。
图4.5.7 幅频特性的参数(C3)扫描结果
4.5.2四位数码寄存器
一、实验内容
创建如图
4.5.8所示四
位数码寄存器，
输入数码为
0000～1111 的
16个四位二进
制码，将其依次
以单步或循环
方式输入寄存器，观察逻辑分析仪上输入与输出的逻辑波形。
图4.5.8 四位数码寄存器实验电路
二、仿真实验
1. 打开字信号发生器，进行字信号编辑和仪器设置。因本实验要求输入数
码为0000～1111 16个四位二进制码，则字信号编辑应为4位16进制数0000～000F。字信号发生器其它设置为：
Initial：0000 Final：000F
Trigger：Internal（内触发方式）上升沿
Frequency：1KHZ
输出方式：Cycle或Step
2. 打开逻辑分析仪面板，单击Clock “set”按钮，打开时钟设置对话框，Internal clock rate设为１KHZ。其余选用默认值。触发方式选用默认值。
3．单击“O/I”开关，运行电路，暂停运行。从逻辑分析仪上观察到如图4.5.9的输入、输出逻辑信号波形，四位数码寄存器在存数指令的作用下，将输入数码寄存在D触发器中。
图4.5.9 四位数码寄存器输入、输出逻辑波形
第三部分数字电路实验
实验3、11.数字抢答器设计
[要点提示]
一、设计任务与要求
二、预习要求
三、实验原理
四、实验仪器设备
五、实验内容及方法
六、实验报告
七、思考题
[内容简介]
一、设计任务与要求
1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
二、预习要求
1．复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。
2．设计可预置时间的定时电路。
3．分析与设计时序控制电路。
4. 画出定时抢答器的整机逻辑电路图
三、设计原理与参考电路
1．数字抢答器总体方框图
如图11、1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置?quot;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。
图11、1数字抢答器框图
2．单元电路设计
(1) 抢答器电路
参考电路如图11、２所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的＝０，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5 ?4LS148的输出经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为"５"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为１Ｑ＝１，使＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置?quot;清除"然后再进行下一轮抢答。74LS148为８线－３线优先编码器，表11、1为其功能表。
图11、２数字抢答器电路
表１０、１74LS148的功能真值表
(2)定时电路
图11、3 可预置时间的定时电路
由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图11、3所示。
（3）报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路如图11、4所示。其中555构成多
谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。
图11、4 报警电路
（4）时序控制电路
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。
图11、5 时序控制电路
根据上面的功能要求以及图 11、2，设计的时序控制电路如图 11、5所示。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从"清除"位置拨到"开始"位置时，来自于图11、2中的74LS279的输出1Q=0，经G3反相， A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则"定时到信号"为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能
①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相， A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则"定时到信号"为0， =1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间，其工作原理请读者自行分析。
四、实验仪器设备
1. 数字实验箱。
2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。
3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，
4.7kΩ l只，
5.1kΩ l只，100kΩ l 只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只。
4. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。
5. 三极管 3DG12 1只。
6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。
五、实验内容及方法
1．组装调试抢答器电路。
2．设计可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。
3．组装调试报警电路。
4．完成定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
六、实验报告
1．画出定时抢答器的整机逻辑电路图，并说明其工作原理和工作过程。2．说明实验中产生的故障现象及其解决办法。
3．回答思考题。
4.心得体会与建议。
七、思考题
1．在数字抢答器中，如何将序号为0的组号，在七段显示器上改为显示8？2．在图 11、2中，74LS148的输人使能信号为何要用1Q进行控制？如果改为主持人控制开关信号S和相与去控制，会出现什么问题？
3．定时抢答器的扩展功能还有哪些？举例说明，并设计电路。
实验3、12 交通灯控制电路
[要点提示]
一、实验目的
二、实验预习要求
三、实验原理
四、实验仪器设备
五、练习内容及方法
六、实验报告
七、思考题
[内容简介]
一、设计任务与要求
1．设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；
2．要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；
3．黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
二、实验预习要求
1．复习数字系统设计基础。
2．复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。
3．根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图。
三、设计原理与参考电路
1．分析系统的逻辑功能，画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如图12、1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中：
TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。
TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。 ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
图12、1 交通灯控制系统的原理框图2．画出交通灯控制器的
ASM（Algorithmic State
Machine，算法状态机）（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。
（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。
（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。
交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表12、1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：
表12、1 控制器工作状态及功能
控制状态信号灯状态车道运行状态
S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行
S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行
S3（11）甲红，乙绿甲车道禁止通行，甲车道通行
S2（10）甲红，乙黄甲车道禁止通行，甲车道缓行
AG=1：甲车道绿灯亮；
BG=1：乙车道绿灯亮；
AY=1：甲车道黄灯亮；
BY=1：乙车道黄灯亮；
AR=1：甲车道红灯亮；
BY=1：乙车道红灯亮；
由此得到交通灯的ASM图，如图12、2所示。设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。依此类推可以弄懂ASM图所表达的含义。
3．单元电路的设计
（1）定时器
定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。
计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。74LS163的外引线排列图和时序波形图如图12、3所示，其功能表如表12、2所示。图中，是低电平有效的同步清零输入端，是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计图12、2 交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。电路的工作原理请自行分析。
（a）
图12、3 74LS163的外引线排列图和时序波形图
（2）控制器
控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果TL＝ 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。
图12、4 定时器电路图
表12、2 74LS163功能表
|
表12、3 控制器状态转换表
根据表12、3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中"1"用原变量表示，"0"用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：
根据以上方程，选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值（）加到74LS153的数据选择输入端作为控制信
号．即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图12、5所示。图中R、C 构成上电复位电路。
图12、5控制器逻辑图
（3）译码器
译码器的主要任务是将控制器的输出 Q1、 Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表 12、4所示。实现上述关系的译码电路请读者自行设计。
四、实验仪器设备
1．数字电路实验箱
2．集成电路74LS74 1片，74LS10 1片，74LS00 2片，74LS153 2片，74LS163 2片，NE555 1片
3．电阻 51KΩ 1只，200Ω 6只
4．电容 10Uf 1只
5．其它发光二极管 6只
五、实验内容及方法
表12、4控制器状态编码与信号灯关系表
1．设计、组装译码器电路，其输出接甲、乙车道上的6只信号灯（实验时用发光二极管代替），验证电路的逻辑功能。
2．设计、组装秒脉冲产生电路。
3．组装、调试定时电路。当 CP信号为 1Hz正方波时，画出CP、 Q0、 Q1、Q2、Q3、Q4、TL．、TY的波形，并注意它们之间一的时序关系。
4．组装、调试控制器电路。
5．完成交通灯控制电路的联调，并测试其功能。
六、实验报告
1．画出实验电路原理图，并标明各元件的参数值。
2．绘出实验中的时序波形，整理实验数据，并加以说明。
3．写出实验过程中出现的故障现象及其解决办法。
4．回答思考题。
5．心得体会与建议。
七、思考题
能否用具有异步清零功能的计数器74LS161来代替图12、4所示电路中的74LS163？说明理由。
第四部分电子电路仿真实验
4.6 实验
[要点提示]
1、实验4.6.1 放大器静态工作点对动态范围的影响
2、实验4.6.2晶体管放大电路通频带扩展
3、实验4.6.3 电压比较器特性研究
4、实验4.6.4 LC振荡器
5、实验4.6.5 编码器及其应用
6、实验4.6.6 同步二进制加法计数器的设计与调试
7、实验4.6.7 数字钟的设计与调试
8、实验4.6.8 不同数列数字显示电路的设计与调试
9、实验4.6.9 阶梯波发生器的设计与调试
[内容简介]
实验4.6.1 放大器静态工作点对动态范围的影响
一、实验目的
1．学习创建、编辑EWB电路的方法。
2．练习虚拟模拟仪器的使用。
3．通过观察和测试不同静态工作点下动态范围的不同，了解静态工作点的设置对晶体管放大电路动态范围的影响。
二、实验内容
1．创建如图4.6.1所示的仿真实验电路。实验电路中晶体管的参数
选用默认值，电位器阻值变化一次的幅度设置为5﹪。
2．调节Rp 使它等于3KΩ，运行电路，测出Ic，用示波器观察输出电压波形，并测量输出电压动态范围。
3. 调节Rp 使它分别等于1.5KΩ、15KΩ、30KΩ，测出相应的Ic值和输出电压动态范围。
图4.6.1 放大器静态工作点对动态范围的影响实验电路
三、实验报告
1．自拟表格，整理实验数据。
2．分析总结放大器静态工作点对动态范围的影响。
3．回答思考题。
四、思考题：
1．输出波形失真的原因有哪些？怎样克服？
2．如果Rb2短路，放大器会出现什么故障？
实验4.6.2晶体管放大电路通频带扩展
一、实验目的
1．通过观察和测量电压串联负反馈放大电路的频率特性，了解负反馈电路能够扩展通频带的特性。
2．练习EWB的交流分析和参数扫描分析功能。
二、实验内容
1．创建如图4.6.2所示的仿真实验电路。实验电路中的晶体管参数选用默认值。
2. 开关打向“2”断开反馈支路，选择分析菜单中的AC frequency项对实验电路进行交流分析，从幅频特性上测出通频带BW。
3. 开关打向“1”，接通反馈支路，重复2的测量。
4. 选择分析菜单的Parameter Sweep项，对实验电路进行参数扫描分析，选择待扫描分析的元件为Rf2。参数的起始值为1 KΩ，终值为50 K
摘要 本次课程设计的主题是数字电子钟。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器、整点报时电路组成。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，这里用多谐振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”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分钟，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进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发蜂鸣器实现报时。 数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出；用控制电路和调节开关对LED显示的时间进行调节，以上两部分组成主体电路。通过译码电路将秒脉冲产生的信号在报警电路上实现整点报时功能等，构成扩展电路。本次设计由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管设计了数字时钟电路，可以实现：计时、显示，时、分校时，整点报时等功能。 关键字：数字时钟，振荡器，计数器，报时电路 目录 1 绪论错误!未定义书签。 课题描述错误!未定义书签。 设计任务与要求错误!未定义书签。 基本工作原理及框图错误!未定义书签。 2 相关元器件及各部分电路设计错误!未定义书签。 相关主要元器件清单错误!未定义书签。 六十进制“秒”计数器设计错误!未定义书签。 六十进制“分”计数器设计错误!未定义书签。 二十四进制计数器设计错误!未定义书签。 秒脉冲电路设计错误!未定义书签。 整点报时电路设计错误!未定义书签。 3 总体电路图错误!未定义书签。
E W B仿真实验及结论 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
E W B仿真实验及结论 1）ewb使用特点： 与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。在EWB中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB的基本操作方法。 对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。 作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。 EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。此外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。EWB提供了比较强大的电路分析手段，不仅可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、噪声分析和失真分析，还提供了傅里叶分析、零极点分析、灵敏度分析和容差分析等分析方法，以帮助用户分析电路的性能。此外它还允许用户为仿真电路中的元件设置各种故障（如开路、短路和不同程度的漏电等），从而观察电路在不同故障下的工作情况。在进行仿真的同时，它可以存储被测点的所有数据，列出仿真电路中所有元件的清单、显示波形和具体数据等。用EWB创建电路所需的元器件库与目前常用的电路分析软件（如“SPICE”）元器件库是完全兼容的，换言之，两者可以相互转换。同时，在EWB下创建的电路，可以按照常见的印刷电路板排版软件（如“PROTEL”、“ORCAD”和“TANGO”等）
基于EWB软件的数字时钟设计 一、引言 数字钟是指利用电子线路构成的计时器。数字钟应能达到的基础功能为计时并显示时、分、秒，同时还能进行时间调整；可增加附加功能如下：整点报时、闹钟、年月日功能等。本文介绍、记录了基于EWB设计所需功能数字钟电路的方案及过程。从设计思路到芯片选择，通过软件仿真，一步步调试、完善。本数字钟具有基础功能，调试运行成功。 二、设计要求 ●设计秒、分、时及计数器级联； ●校时、整点报时（从50秒开始绿灯闪烁提示，整点时红灯闪）； ●闹钟功能； ●年、月、日设计。 三、设计方案 四、基本原理及具体设计 （一）、数字钟系统构成 1、数字钟的构成：计数器、显示器 2、数字钟的时、分、秒实际上就是由一个24进制计数器（00-23），两个60 进制计数器（00-59）级联构成。设计数字钟实际上就是计数器的级联。
3、60进制计数器的设计 4、24进制计数器的设计 5、计数器的级联设计 （二）、芯片选型 由于24进制、60进制计数器均由集成计数器级联构成，且都包含有基本的十进制计数器，从设计简便考虑，芯片选择同步十进制计数器74160。（三）、计数器电路 计数器级联时的时钟构成方式采用同步时钟。如下图： 六十进制 二十四进制
级联 由于非门会使CLK信号翻转，从而导致了分或者时是从一开始计数的，所以应将与非门拆成与门与非门，然后从与门直接接到下一级的CLK。 （四）、校时电路 校时电路是通过一个单刀双掷开关实现的。开关的一边是正常的进位电路，即将与门与下一级的CLK直接相连，最为下一级的进位，开关的另外一边的接出入的CLK信号，可以通过CLK信号直接对分、时进行校对。具体电路图如下：
实验五EWB5.0设计应用 班级：学号：姓名： 实验时间：2014年月日；实验学时：2学时；实验成绩： 一、实验目的 1．熟悉EWB5.0的使用环境和EWB5.0使用一般步骤。 2．掌握模拟、数字电子电路的设计与仿真方法。 二、实验内容 1、虚拟仪器的使用 （1）示波器 示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图1所示。 图 1 虚拟示波器 其中：Expand ---- 面板扩展按钮； Time base ---- 时基控制； Trigger ---- 触发控制，包括：①Edge ---- 上（下）跳沿触发； ②Level ---- 触发电平； ③触发信号选择按钮：Auto（自动触发按钮）； A、B（A、B通道触发按钮）；Ext（外触发按钮） X（Y）position ---- X（Y）轴偏置； Y/T、B/A、A/B ---- 显示方式选择按钮（幅度/时间、B通道/A通道、A通道/B通道）； AC、0、DC ---- Y轴输入方式按钮（AC、0、DC）。 （2）电压表 电压表的图标：，电压表的属性设置对话框如右图2所示。
图 2 电压表的属性设置对话框 （3）电流表 电流表的图标： ，电流表的属性设置对话框如图3所示。 图 3 电流表的属性设置对话框 （4）数字信号发生器 数字信号发生器的图标： ，数字信号发生器的属性设置对话框如图4所示： 图4 虚拟数字信号发生器 面板
（5）逻辑分析仪 逻辑分析仪的图标：，逻辑分析仪输出结果图5所示： 图5 虚拟逻辑分析仪的输出结果 2、实验电路图 （1）半波整流电容滤波电路仿真实验原理如图6。 图6 半波整流电容滤波电路（2）数字全加器电路如图7 图7 数字全加器逻辑图
单片机课程设计实验报告课设名称：电子时钟 1.1 设计背景 随着科学技术的发展和电子技术产业结构调整，单片机开始迅速发展，由于家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。近些年，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来 1.2 课程设计目的 通过《单片机原理与应用》课程设计，使学生掌握单片机及其扩展系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步加深单片机及其扩展系统设计和应用的理解 1.3 设计要求 1、主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成 3、译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来 二、总体方案设计 2.1 电路的总体原理框图 根据以上的电子时钟的设计要求可以分为以下的几个硬件电路模块：单片机模块、数码显示模块与按键模块，模块之间的关系图如下面得方框电路图1所示 单片机 晶振 数码管显示 时间调整器 2.5 总体方案介绍 2.5.1 计时方案 利用STC89C52单片机内部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。 2.5.2 控制方案
Ewb仿真实验与实例教程 1 Electronics Workbench简介 电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）技术是近代电子信息领域发展起来的杰出成果。EDA包括电子工程设计的全过程，如系统结构模拟、电路特性分析、绘制电路图和制作PCB（印刷电路板），其中结构模拟、电路特性分析称之为EDA仿真。目前著名的仿真软件SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学伯克利分校于1972年首先推出的，经过多年的完善，已发展成为国际公认的最成熟的电路仿真软件，当今流行的各种EDA软件，如PSPICE、or/CAD、Electronics Workbench等都是基于SPICE开发的。 Electronics Workbench(简称EWB)是加拿大Interactive Image Technologies Led 公司于1988年推出的，它以SPICE3F5为模拟软件的核心，并增强了数字及混合信号模拟方面的功能，是一个用于电子电路仿真的“虚拟电子工作台”，是目前高校在电子技术教学中应用最广泛的一种电路仿真软件。 EWB软件界面形象直观，操作方便，采用图形方式创建电路和提供交互式仿真过程。创建电路需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕中选取，且元器件和仪器的图形与实物外型非常相似，因此极易学习和操作。 EWB软件提供电路设计和性能仿真所需的数千种元器件和各种元器件的理想参数，同时用户还可以根据需要新建或扩充元器件库。它提供直流、交流、暂态的13种分析功能。另外，它可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电，以观察不同故障情况下电路的状态。EWB软件输出方式灵活，在仿真的同时它可以储存测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，显示波形和具体数据等。由于它所具有的这些特点，非常适合做电子技术的仿真实验。 2 EWB的基本界面 [要点提示]
EWB数字钟实验报告 一、利用EWB设计用于秒计数和分计数的60进制（00-59）计数器，用于时计数的24进 制（00-23）计数器和用于星期计数的7进制（1-7）计数器。 1.60进制计数器 电路截图 工作原理：选用两片74160芯片，左边一片为显示个位，右边一片为显示十位。当两片芯片同时计数到“60”时，转换为二进制为0110,000。控制CLR’端置0。 2.24进制计数器 电路截图
工作原理：选用两片74160芯片，左边一片为显示个位，右边一片为显示十位。当两片芯片同时计数到“24”时，转换为二进制为0010,0100。控制CLR’端置0。 3.7进制计数器 电路截图 工作原理：选用一片74160，当计数器数字为“7”即二进制为0111时，控制LOAD’端。LED显示1~7。. 二、.利用EWB设计具有秒、分、时、星期显示功能的基本数字钟。 电路截图
工作原理：本数字钟由一个七进制计数器、一个二十四进制计数器、两个六十进制计数器构成。七进制计数器显示星期、二十四进制计数器显示小时、两个六十进制计数器分别显示分和秒。秒进位分的原理是：当秒走到“59”时，控制分控计数器的时钟端，输入一个脉冲信号，即分显示一个脉冲。分进位小时同理。小时向星期进位的原理是：当小时走到“23”时，控制星期计数器的时钟端，输入一个脉冲信号，即星期显示一个脉冲。 三、利用EWB设计具有秒、分、时、星期显示功能，能够对分和时进行校准，具有整点报时功能的改进型数字钟。 电路截图（分、时校准电路） 工作原理：分别用两个开关控制两个计数器的时钟端，一端正常接上秒计数器的发出的信号脉冲，为正常工作状态，另一端接秒的时钟信号发生源。当需要调时时，按下开关，即计数器的时钟端接秒计数器的发出的信号脉冲，当走到要调到时间再次按下开关，即恢复到正常工作状态。 电路截图（整点报时功能）
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计任务书2016/2017 学年第一学期 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 课程设计题目：数字电子钟的设计 起迄日期：2017年1月4日～2017年7月10日 课程设计地点：科学楼 指导教师：姚爱琴 2017年月日 课程设计任务书
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计开题报告2016/2017 学年第一学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号：
指导教师：姚爱琴 2017 年 1 月 6 日 中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计说明书2016/2017 学年第二学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 指导教师：姚爱琴 2017 年月日
目录 1 引言 (6) 2 数字电子钟设计方案 (6) 2.1 数字计时器的设计思想 (6) 2.2数字电路设计及元器件参数选择 (6) 2.2.2 时、分、秒计数器 (7) 2.2.3 计数显示电路 (8) 2.2.5 整点报时电路 (10) 2.2.6 总体电路 (10) 2.3 安装与调试 (11) 2.3.1 数字电子钟PCB图 (11) 3 设计单元原理说明 (11) 3.1 555定时器原理 (12) 3.2 计数器原理 (12) 3.3 译码和数码显示电路原理 (12) 3.4 校时电路原理 (12) 4 心得与体会 (12) 1 引言 数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。 2数字电子钟设计方案 2.1 数字计时器的设计思想 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何记时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般
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 参考文献------------------------------------------------------------------------------------14
基于EWB的数字电路仿真和设计 ――编码器和译码器部分 前言 在当今电子设计领域，EWB设计和仿真是一个十分重要的设计环节。在众多的设计和仿真软件中，EWB以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。EWB及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。 EWB最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB的一大特色。EWB包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。 本次毕业设计主要是应用EWB软件来进行设计和仿真编码器以及译码器的工作原理、基本应用电路等，并硬件实验调试通过，通过仿真和硬件实验进行结果分析对比。
1 EWB的简介 EWB是一种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平 台或虚拟电子实验室，英文全称为Electronics Workbench。EWB是 加拿大Interactive Image Technologies公司与1988年开发的，自 发布以来，已经有35个国家、10种语言的人在使用。EWB以SPICE3F5 为软件核心，增强了其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能。 1.1 EWB的软件界面简介 1. EWB的主窗口 图1
2．元件库栏 图2 2.信号源库 图3 3.基本器件库 图4 5.二极管库 指示 图5
6.仪器库 图6 1.2 EWB的基本操作方法 1.Electronics Workbench 基本操作方法介绍 其他操作方法相对简单，下面就常用的仪器举例说明： 1）数字多用表 数字多用表的量程可以自动调整。下图是其图标和面板。 其电压、 图7 电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting 按钮可以设置其参数。 2)示波器 示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图所示。
《电子技术课程设计报告》 教学院：电气与电子信息工程学院 专业班级： xx级电子信息工程（x）班 学号： xxxxxxxxxxxx 学生：坏水 指导教师： xxxxxxxxxxxx 时间： 2011.10.10~10.23 地点：电子技术实验室
课程设计成绩评定表
电子技术课程设计任务书 2011～2012学年第一学期 学生：坏水专业班级： xx电信本x班 指导教师： xxxxxxxxx 工作部门：电气与电子信息工程学院 一、课程设计题目：多功能数字钟电路的设计/直流稳压电源的设计 二、课程设计容（含技术指标）： ①拟定多功能数字钟和直流稳压电源的组成框图，要求实现电路的基本功能， 使用的器件少，成本低； ②画出数字钟和直流稳压电源的主体电路逻辑图； ③测试多功能数字钟的逻辑功能，同时满足基本功能与扩展功能的要求； ④设计并安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试； 三、进度安排 四、基本要求 1.基本功能：要求设计出+5V的直流稳压电源。数字钟要求以数字形式显示时、分、秒的时间。小时计数器的计时要求为“12翻1”，要求具有手动校时功能。
2.扩展功能：定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时，自动报整点时数或触摸报整点时数（主要体现在理论知识上进行电路设计）。 (一）实训题目:直流稳压电源和多功能数字钟。 (二）实训目的: 1、巩固和加深学生对模拟电子技术，数字逻辑电路等课程基本知识的理解，综 合运用课程中所学到的理论知识去独立完成一个实际课题。 2、根据课程需要，通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问 题的能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选用元气件，通过电路组装， 调试和检测环节，掌握电路的分析方法和设计方法。 4、熟用常用电子元气件的类型和特性，并掌握合理选用原则。 5、掌握电路图、PCB图的设计方法，学会电路的安装与调试。 6、掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会电路整机指标的测试方法。（三）实训要求 1、数字钟的功能要求：准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间，小时时 要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进位，要有校正时间电路。 2、直流稳压电源的功能要求：输入220V交流电压，输出+5V直流电压。 一、整体方案原理框图 1、直流稳压电源 直流稳压电源主要包括4个部分，电源变压器，整流电路，滤波器，稳压电路。 2、数字钟 设计框图
EWB仿真实验及结论 1）ewb使用特点： 与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。在EWB中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB 的基本操作方法。 对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。 作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。 EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。此外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。 EWB提供了比较强大的电路分析手段，不仅可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、噪声分析和失真分析，还提供了傅里叶分析、零极点分析、灵敏度分析和容差分析等分析方法，以帮助用户分析电路的性能。此外它还允许用户为仿真电路中的元件设置各种故障（如开路、短路和不同程度的漏电等），从而观察电路在不同故障下的工作情况。在进行仿真的同时，它可以存储被测点的所有数据，列出仿真电路中所有元件的清单、显示波形和具体数据等。用EWB创建电路所需的元器件库与目前常用的电路分析软件（如“SPICE”）元器件库是完全兼容的，换言之，两者可以相互转换。同时，在EWB下创建的电路，可以按照常见的印刷电路板排版软件（如“PROTEL”、“ORCAD”和“TANGO”等）所支持的格式进行保存，然后将其输入至相应的软件进行处理，自动排出印制电路板。 2）仿真电路图：
时分秒计数器、校时电路、报时电路以及闹铃电路。 图1 数字钟原理框图 2.对于各个部分而言 数字钟计时的标准信号应该是频率相当稳定的1HZ秒脉冲，所以要设置标准时间源。 数字钟计时周期是24，因此必须设置24计数器，秒、分、时由七段数码管显示。 为使数字钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的。设计中采用开关控制校时直接用秒脉冲先后对“时”“分”“秒”计数器进行校时操作。 3.各独立功能部件的设计 振荡器 振荡器是计时器的核心，其作用是产生一个标准频率的脉冲信号。振荡频率的精度和稳定度决定了数字钟的质量。图2采用集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器。输出的脉冲频率为fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。 附555定时器的功能表 输入输出 阀值输入（v11）触发输入（v12）复位（RD）输出（VO）发电管T ×× 0 0 导通 <2/3VCC <1/3VCC 1 1 截止 >2/3VCC >1/3VCC 1 0 导通 <2/3VCC >1/3VCC 1 不变不变 图2 （2）秒计时器（60进制）
获得秒脉冲信号后，可根据60秒为一分，60分为一小时，24时为一个 计数周期的计数规则，分别确定秒，分，时的计数器。由于秒和分的显示都为60进制，因此他们可有两级十进制计数器组成，其中秒和分的个位为十进数器，十位为六进制计数器，可利用两片74160集成电路来实现。74160和74161一样，具有相同的逻辑符号，引脚图和功能表，各引脚图的功能和用法也相同。所不同的仅在于74160是十进制，而74161是十六进制。 用6片74160构成秒计时器、分计时器、时计时器。 芯片1、2构成秒计时器，74160为10进制，因为秒的十位为六进制，所以要改变进制就要进行改造，芯片2的QD Qc QB QA当输出为0110时，与非门输出为0，清零端使芯片清零。芯片3、4构成分计时器，原理和秒计时器一样。 芯片5、6构成时计时器，由于时为24进制，所以，当芯片5的QB为1并且芯片6的Qc 为1时此时应让芯片强制清零。所以连接一个与非门，在这个条件成立时，与非门的输出将使芯片强制清零 （3）时间校对电路
摘要本次课程设计的主题是数字电子钟。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器、整点报时电路组成。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，这里用多谐振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”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分钟，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进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发蜂鸣器实现报时。 数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出；用控制电路和调节开关对LED显示的时间进行调节，以上两部分组成主体电路。通过译码电路将秒脉冲产生的信号在报警电路上实现整点报时功能等，构成扩展电路。本次设计由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管设计了数字时钟电路，可以实现：计时、显示，时、分校时，整点报时等功能。 关键字：数字时钟，振荡器，计数器，报时电路
目录 1 绪论 0 1.1课题描述 0 1.2设计任务与要求 0 1.3基本工作原理及框图 (1) 2 相关元器件及各部分电路设计 (2) 2.1相关主要元器件清单 (2) 2.2 六十进制“秒”计数器设计 (3) 2.3 六十进制“分”计数器设计 (4) 2.4 二十四进制计数器设计 (4) 2.5 秒脉冲电路设计 (5) 2.6整点报时电路设计 (6) 3 总体电路图 (7) 总结 (8)
目录 一．设计目的 (1) 二．实现功能 (1) 三．制作过程 (1) 四．原理框图 (3) 4.1 数字钟构成 (3) 4 .2设计脉冲源 (4) 4.3 设计整形电路 (5) 4.4 设计分频器 (5) 4.5 实际计数器 (6) 4.6 译码/驱动器电路的设计 (7) 4.7 校时电路 (8) 4.8 整点报时电路 (9) 4.9 绘制总体电路图 (10) 五．具体实现 (10) 5.1电路的选择 (10) 5.2集成电路的基本功能 (10) 5.3 电路原理 (11) 六．感想与收获 (12) 七．附录 (14)
数字电子技术课程设计报告 一、设计目的 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 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。 石英数字钟，具有电路简洁，代表性好，实用性强等优点，在数字钟的制作中，我们采用了传统的PCMS大规模集成电路为核心，配上LED发光显示屏，用石英晶体做稳频元件，准确又方便。 二、实现功能 ①时间以12小时为一个周期； ②显示时、分、秒； ③具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； ④计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； ⑤为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 三、制作过程 1.确立电子数字计时器的制作思路 要想构成数字钟，首先应有一个能自动产生稳定的标准时间脉冲信号的信号源。还需要有一个使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号的分频器电路，即频率为1HZ的“秒脉冲”信号。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器
数字逻辑电路课程设计 课题：数字钟 姓名：刘亮 班级：通信2班 学号：21 成绩： 指导教师：查根龙 开课时间: 2014-2015学年第2学期
摘要 (1) ABSTRACT (2) 第1章设计背景 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2设计要求 (3) 1.3 设计目的 (3) 第2章课程设计方案 (4) 2.1 数字钟的基本组成和工作原理 (4) 2.2 振荡电路 (5) 2.3 分频电路 (6) 2.4时分秒计数电路 (7) 2.5 校时校分功能 (10) 2.6整点报时电路 (10) 2.7上下午显示电路 (11) 第三章课程总结 (12) 第四章参考文献 (13) 第五章附件 (14) 5.1 电路原理图 (14) 5.2 元器件清单 (14)
摘要 电子钟在现代社会已经使用的非常广泛，伴随着数字电路技术的发展，数字钟的出现，更加方便了大家的生活，同时也大大地促进了社会的进步。数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就以数字电路为核心设计智能电子钟。 数字钟就是由电子电路构成的计时器。是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和、报时、上下午显示等附加功能。主电路系统由秒信号发生器、时、分、秒计数器，译码器及显示器，校时电路，上下午显示，整点报时电路组成。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，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。秒信号产生器将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”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分钟，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进制计时器，可实现对一天24和12小时的累计。计数器用的是74160。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的 关键词：计时器；计数；译码；报时；校时校分
数字时钟
目录 一、引言 1.1研究背景与意义 1.2设计原理 二、理论基础与分析 2.1 石英晶体振荡器 2.2 分频器 2.3 时、分、秒计数器的设计 2.4 译码显示电路的设计 2.5 时间校正电路 2.6 工作原理 三、结论 四、参考文献 五、附录
一、引言 1.1研究背景与意义 随着科学技术的不断发展, 人们对时间计量的精度要求越来越高。高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器, 由于电子钟、石晶表、石英钟都采用了石英技术, 因此走时精确度高, 稳定性好, 使用方便, 不需要经常调校. 数字式电子钟用集成电路计时时, 译码代替机械式传动, 用LED显示器代替指针显示进而显示时间, 减小了计时误差.这种表具有时、分、秒、显示时间的功能, 还可以进行时、分、秒的校对。片选的灵活性好。 1.2设计原理 图1 数字电子钟逻辑框图
二、理论基础与分析 主体电路由功能部件和单元电路组成。各功能部件的设计介绍分别为： 2.1 石英晶体振荡器 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。如下图图2所示为电子手表集成电路中的晶体振荡器电路。 图2 石英晶体振荡电路 该电路由F0=32768Hz的石英晶体和一个反向器构成稳定性好、精确度高的时间标准信号源。利用石英晶体来控制振荡频率, 电阻为反馈元件, 电容C 防止寄生振荡，调节可变电容C1可以对振荡器的频率进行微调，再通过反向器输出频率为32768Hz的方波脉冲信 号。 2.2 分频器：
第一节EWB电子电路仿真软件简介 电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 （5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。 因此非常适合电子类课程的教学和实验。这里，我们向大家介绍EWB软件的初步知识，基本操作和分析方法，。更深入的内容请阅读相关书籍。
第二节EWB电子电路仿真软件界面1．EWB的主窗口 2．元件库栏
信号源库 基本器件库 二极管库
模拟集成电路库 指示器件库 仪器库 第三节EWB的基本操作方法介绍
１．创建电路 （１）元器件操作 元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符号拖拽到工作区。 元件的移动：用鼠标拖拽。 元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。 元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选Component Properties可以设定元器件的标签（Label）、编号（Reference ID）、数值（Value）和模型参数（Model）、故障（Fault）等特性。 说明：①元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行；②编号（Reference ID）通常由系统自动分配，必要时可以修改，但必须保证编号的唯一性；③故障（Fault）选项可供人为设置元器件的隐含故障，包括开路（Open）、短路（Short）、漏电（Leakage）、无故障（None）等设置。 （２）导线的操作 主要包括：导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。 连接：鼠标指向一元件的端点，出现小园点后，按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点，出现小园点后松开鼠标左键。 删除和改动：选定该导线，单击鼠标右键，在弹出菜单中选delete 。或者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。 说明：①连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线，而且连接点可以赋予标识；②向电路插入元器件，可直接将元器件拖曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。 （3）电路图选项的设置 Circuit/Schematic Option对话框可设置标识、编号、数值、模型参数、节点号等的显示方式及有关栅格（Grid）、显示字体（Fonts）的设置，该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，EWB自动为每个
数字钟课程设计报告 40979
课程设计报告 题目：数字钟的设计及制造 学校:安庆师范学院 班级:电信一班 姓名:赵润平 学号:080213037 姓名:杨刘节 学号:080213019 姓名:金轶群 学号:080213029
摘要 本次电子技术基础课程设计选题是数字钟的设计。主要原理是由晶体振荡电路产生多谐振荡，经过分频器分频后输出稳定的秒脉冲，作为时间基准。秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器以24为一个周期，并实现小时高位具有零熄灭的功能。计数器的输出经译码器送到显示器，可在相应位置正确显示时、分、秒。计时出现误差或者调整时间可以用校时电路进行时、分的调整。 随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高。高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟石晶表石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便；另一方面《数字电子技术》是一门实践性很强的的课程，只靠短短的课堂教学，学生只能略懂一些肤浅的表面知识，通过课程设计，学生亲自动手去做，在发现问题和解决问题中，才能够更好的理解《数字电子技术》的理论知识，提干我们的知识运用能力和实验技术，增强实践能力，为我们将来在技术领域的发展奠定了一定的实践基础。
目录 摘要 (2) 1设计的任务与要求 (4) 1.1数字钟的设计目的 (4) 1.2数字钟的设计要求 (4) 1.3数字钟的基本原理 (4) 2实验元器件 (4) 3单元模块设计 (6) 3.1电源部分 (6) 3.2震荡时钟 (6) 3.3数码管驱动 (6) 3.4CC4581功能介绍 (7) 3.5分频电路 (7) 3.6时间计数电路 (8) 3.7校时电路 (8) 4综合框图 (9) 5电路总图 (10) 6课程设计心得体会 (10) 7参考资料 (11)
第一节EWB 电子电路仿真软件简介 电子工作平台Electronics Workbench （EWB）（现称为MultiSim）软件是加拿大Interactive Image Technologies 公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWBK件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 （5）EW呢是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。 因此非常适合电子类课程的教学和实验。这里，我们向大家介绍EWB软件的初步知识，基本操作和分析方法，更深入的内容请阅读相关书籍。
第二节EWB电子电路仿真软件界面 1 . EWB勺主窗口 苑单栏元件库栏工具栏暂停f恢复开关启动需止开关 狀帝雜电路描述框冷曲谕很爲电路工作区2?元件库栏 自定义库基本元件库晶悴管库混和集成电路逻辑门葩路指示器件库其它器（+库 ―极管库酸字集成电路庫揑制器件库信号源库
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