沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
简易上下课打铃器电路的设计
班级
学号
学生姓名
指导教师
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑技术课程设计
课程设计题目简易上下课打铃器电路的设计
课程设计的内容及要求：
一、设计说明与技术指标
设计一个简易的上下课打铃装置,技术要求如下：
①每天上午的上下课时间顺序为:8:20开始,上课45分钟,休息10分钟,上课45分钟，
休息20分钟,上课45分钟,休息10分钟,上课45分钟结束；
②按上述节奏设计一个打铃装置.在上下课时都要打铃；
③要求用组合逻辑电路和时序逻辑电路及模拟电路完成。
④时钟信号可以用现成的信号源产生。
二、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年
2. 数字电路教科书
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表：
指导教师签字：
2015 年7 月19日
一、概述
随着科技的进步，人们生活水平得到进一步提高，社会上一切都朝着简捷与方便发展，生活和工作中对于电子产品的需求量也越来越大，电子产业的发展也越来越迅速。在现如今快节奏的生活中，人们对于时间的要求越来越苛刻，很多时候需要对时间规划，然后到时间点就要有时间提醒，这就必须用到时钟提醒装置，亦可称为打铃装置。打铃装置有很多种，比如手机的打铃系统，闹钟的机械打铃系统，广播打铃系统等等，但是日常生活中见得最多的还是校园的自动打铃系统。在学校生活中，每天上课都离不开打铃系统的使用。打铃器可以为上下课的学生和老师们提供时间提醒，有利于师生对上课和学习的合理安排。同时也可以作为一个提醒学生作息时间的时间表，让老师和学生都有一个规律科学的时间安排。因此，打铃系统的核心部分是时钟部分和控制部分，为系统提供时间基准。本设计是根据目前我校的师生作息时间进行打铃，早上8：20开始上课，一直到晚上19：50下课，总共20个打铃时间，本设计的核心是一共6片74LS160，以及6个数码管，构成了全天24小时的时间，包含了时、分、秒，其中分和秒为60进制，时为24进制，分别用2片74LS160构成。打铃装置是用蜂鸣器构成，总共20个打铃点，用74LS32连接，当时间到达某一个点是，给蜂鸣器一个脉冲，让蜂鸣器正常工作。电路设计保证了优先使用相同门的原则，便于集成。
二、方案论证
设计一个简易上下课打铃器，要求实现学校每天的师生正常作息时间打铃，用组合电路和时序电路以及模拟电路完成。
方案一：
利用独立电压源提供脉冲、利用74LS160来设置六十进制和二十四进制的进位输出、利用数码显示器来显示时间、利用或门、非门、四输入与门、四输入与非门等电路元件进行组合、级联后得到设计所要求的电路图，用蜂鸣器进行打铃。该电路原理框图如图1所示。
图1 简易上下课打铃电路的原理框图
据原理框图可以看出，整个电路分为三个部分，第一部分时钟产生电路，由6片
74LS160构成，其中4片构成六十进制，实现分、秒的进位，剩下2片构成二十四进制，实现时的进位，74LS160采用的是同步预置数法。第二部分是打铃时间控制电路，由组合逻辑电路组成，包括了非门、与门以及或门，使用的74LS04，74LS21，74LS32以及蜂鸣器BUZZER组成。每当时间到达本校作息时间其中的一个点时，蜂鸣器都会响铃一分钟。第三部分是数字显示电路，由6个七段显示数码管构成，直接接在6片74LS160的输出端，显示当前的时间。
方案二：
方案二原理框图如图2所示。
图2 简易上下课打铃电路的原理框图
此方案的设计思路是，通过判断下一次打铃距上一次打铃的时间间隔来报时。这20个时间点的时间间隔依次是45、10、45、20、45、10、45、90、45、10、45、20、45、10、45、60、45、10、45分钟。用45进制、10进制、20进制、90进制、60进制计数器来控制响铃的间隔时间。它们的输出端接入四选一的数字选择器，数字选择器输出选中的计数器的信号。当计数器计到45分或10分或20分或90分或60分钟时开启响铃系统来报时。数字选择器的控制端用四个四位寄存器控制，可事先预置不同的时间间隔出现的次序。然后依次滚动输出所需的控制信号。
本设计采用的是第一种方案，第一种方案与第二种方案比较起来，第一种方案更简单且易集成化，更有利于实际生产。并且第一种方案基本实现了设计要求，满足了校内师生作息时间规律的打铃提醒设计。在电路设计的过程中，考虑到电路的延时特性，加入了5个单刀双掷开关，分别控制5个74LS160的片子，当电路的时间不准确有误差时，通过把开关拨到另一个方向，实现调节功能。
三、电路设计
1.时钟产生设计
（1）六十进制
六十进制计数器由两片74LS160十进制计数器构成，采用置数法实现，如图3所示。首先将两片74LS160计数器进行级联，下面的74LS160片子实现的是十进制，上面的
74LS160片子实现六进制，两个片子级联为六十进制，即个位的进位输出与十位的ET、EP
相连，用个位74LS160的进位输出来控制十位74LS160的计数。当十位的74LS160计数状态为Q D Q C Q B Q A =0101、个位的74LS160计数状态为Q D Q C Q B Q A =1001时，十位的74LS160的Q C Q A 经与非门产生反馈清零信号，将十位片子进行置零，实现六十进制数。其中单刀双掷开关S3，当拨到下面时，按照进位信号进行计数，当拨到上面时，实现调整时间延时错误或者设置时间的功能。
图3 60进制计数器
（2）二十四进制
二十四进制计数器由两片74LS160十进制计数器构成，采用整体置数法实现，如图4所示。首先将两片74LS160计数器进行级联，下面的片子实现的是十进制，上面的片子实现二进制，把两个片子级联为二十四进制，即个位的进位输出与十位的ET 、EP 相连，用个位的进位输出来控制十位的计数。当十位的74LS160计数状态Q D Q C Q B Q A =0010、个位的74LS160计数状态为Q D Q C Q B Q A =0011时，同时分、秒都是达到进位状态时，经四输入与非门
