数电课程设计

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一、课程设计题目:设计一个电子钟
二、设计任务与要求:
1、以十进制数显示时、分、秒;
2、具有时、分、秒校准功能;
3、在仿真软件下对电路功能进行仿真。

三、设计详细说明
根据设计要求,首先将电子钟划分为计时电路,显示电路、校准电路三个顶级模块。

进一步细化,又可以将计时器划分为秒计数器,分计数器,时计数器三个下一级模块;将显示电路划分为秒显示,分显示,时显示三个下级模块。

如图:
材料清单
计时,校准控制电路的原理
在计时/校准控制电路中,用开关SW控制工作状态,如下图。

当SW断开时,为计时状态。

当SW合上的时候,计数器全部停止计数。

这时可以用AN1,AN2,AN3这三个校准按钮分别控制对秒,分,时计数器的校准。

如果按下秒校准按钮AN1,则CLK0的脉冲经过门G3,G1使秒计数器以1Hz的频率计数,计为所需要的数字时松开按钮,即可完成校准。

AN2和AN3的作用于AN1类同。

计时电路的原理
秒计数器和分计数器是两个60进制计数器。

每一个计数器可以用两片同步十进制加法计
数器74160接成,两片之间按十进制连接,两片合成六十进制。

时计数器也是用两片74160
组成,两片之间用十进制连接,合起来就是二十四进制。

首先将两片74160N串接起来构成一个百进制计数器,如上图所示,第一片记得是个位数,第
二片记得是十位数。

然后再用置零法将得到的百进制计数器改接为60进制或者24进制的计数器。

因为计数器
是从零开始计数的,我们只要把第一片和第二片74160N的D,C,B,A,接成0000,将第一片的RCO输出端连接第二片的输入端,第一片会自动清零,而第二片在现实数字6(0110)的时候,
我们将QB和QC连接一个与非门,并连接到第二片的CLR端,由于是异部清零计数器,当
下一个脉冲到达时,两个74160同时被置零,返回起始状态,为0000,这样就得到了60进制的
计数器,而且24进制的计数器的原理也一样。

上图是60进制的计数器,是作为秒表与分表的
上图是24进制的计数器,是作为秒表与分表的
显示电路的原理
数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为LED数码管DCD_HEX,其已内含译码器功能,所以不用再另加译码器。

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;
按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管,共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管,共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮,当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。

四、电路调试
在计时校准电路中,用开关key4控制工作状态,如下图所示。

当key4断开时,是记时状态。

这时秒计数器clk输入频率为500hz的脉冲进行累加计算;分计数器对秒表的进位输出脉冲做累加计数;时计数器对分计数器的进位脉冲进行累加计数。

显示管hex随时显示计数器状态。

当开关合上以后,计数器全部停止计数。

这是可以用key1,key2,key3三个开关分别校准秒、分、时计数器。

如果按下秒校准key1,则clk可以经过u2a,u4a使秒计数器按500Hz的频率进行计数,当调到需要的数时断开开光,就完成校准。

Key2,key3,与key1类似。

在实验中并未发现可以导致元件运行不了的错误情况,但是在实际操作的时候还是进行电气查以防止元件在操作中出现损坏爆炸,导致操作人员受伤的情况。

电气规则检查如下图所示:
发现了所有元件连接没有错误,0错误,0警告,电路没有错误,链接也没有错误。

所以此电路可以进行电路实验。

实验原理图如下。

(详细的电路图,具体的需要用multisim打开观察)
五、心得体会
通过本次实验对输电知识有了更深入的了解,将其运用到了实际中来,明白了学习电子技术基础的意义,也达到了其培养的目的。

在实验中,我也遇到了很多挫折,不过我都和同伴一一克服了,大家齐心协力解决了问题,使我明白了和他人共同合作的重要性。

在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精神,投入今后的发展之中。

在进行电路连接的时候,在确保一切都连接无误之后,时钟显示还是有问题,经过老师的指导不断改正,还是出现这样、那样的问题,不过我们都坚持了下来,仔细测试电路,才明白原来应该这样连接。

尤其是时电路达到24要清零的时候,个位清零时钟不是那么容易,后来请教了学长才明白需要经过一个与门电路,顿时茅塞顿开。

成功就是在不断摸索中前进实现的,遇到问题我们不能灰心、烦躁,甚至放弃,而要静下心来仔细思考,分部检查,找出最终的原因进行改正,这样才会有进步,才会一步步向自己的目标靠近,才会取得自己所要追求的成功。