二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計

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1、沈陽航空航天大學(xué) 課程設(shè)計 （說明書） 二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計 班級/學(xué)號 學(xué)生姓名 mandy 指導(dǎo)教師 徐 嵩 沈陽航空航天大學(xué) 課程設(shè)計任務(wù)書 課程名稱 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 課程設(shè)計題目 二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計 課程設(shè)計的內(nèi)容及要求： 一、設(shè)計說明與技術(shù)指標 設(shè)計一個二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)電路，技術(shù)指標如下： 該數(shù)字鐘系統(tǒng)要求利用二十四小時制表示時間，利用6位數(shù)碼管進行具體時 間顯示；另外要求有三個按鍵進行時間調(diào)節(jié)，一個調(diào)整時間功能鍵，按一次此鍵進入 調(diào)時功能；連按兩次進入調(diào)分功能；連按三次進入調(diào)秒功能；另外兩個按鍵分別為 功能與功能。 二、設(shè)計

2、要求 1 .在選擇器件時，應(yīng)考慮成本。 2 .根據(jù)技術(shù)指標,通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。 3 .畫出電路原理圖（元器件標準化，電路圖規(guī)范化\ 三、實驗要求 1 .根據(jù)技術(shù)指標制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電路，用軟件仿真。 2 .進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。 、推薦參考資料 1.童詩白，華成英主編.數(shù)字電子技術(shù)基｛出.[M]北京：高等教育出版社，2006 五、按照要求撰寫課程設(shè)計報告 成績 指導(dǎo)教師 日期 一.概述 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時"、"分〃、"秒"數(shù)字顯示的計時裝置。由于數(shù)字 集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用"吏得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過了機 械鐘表

3、。鐘表的數(shù)字化在提高報時精度的同時，也大大擴展了它的功能，諸如定時自 動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研 究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實的意義。本設(shè)計就是關(guān)于數(shù)字鐘的設(shè)計。 本設(shè)計的數(shù)字鐘是二十四小時制的數(shù)字鐘系統(tǒng)，設(shè)備上配備另外有三個按鍵，分 別為空格鍵，用來控制"時〃、"分"、"秒〃三個分路的時間調(diào)節(jié)；W鍵，用來調(diào)整時 間起到"的作用；Q鍵，用來調(diào)整時間起到“，’的作用。操作時，按一次空格鍵 可以使"時〃停止，通過Q和W鍵來調(diào)整時間，同理，按兩次空格鍵調(diào)整〃分：三 次調(diào)整〃秒”，四次回到正常運行狀態(tài)。 本報告包括方案的原理，方案的設(shè)計步驟，各

4、部分電路的設(shè)計，性能的測試，以 及設(shè)計的心得體會。 二.方案的原理 本方案主要采用具有加減功能的十進制的計數(shù)器74LS192來實現(xiàn)數(shù)字鐘系統(tǒng)的 設(shè)計，采用門電路與加法計數(shù)器74LS160控制各個分電路的運行，采用門電路的組合 實現(xiàn)時間的調(diào)整，當調(diào)整時間的時候，按下空格鍵會給對應(yīng)的74LS160片 子一個脈沖從而控制分電路,74HC160片子的輸出端連接著門電路與74LS192的片 子，配合按鍵就可以實現(xiàn)對數(shù)字鐘的時間調(diào)整功能。 原理框圖如圖1所示。 圖T二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的原理框圖 總共三條分電路，分別控制"時"、"分"、"秒"。每條分路，例如控制"秒”的分 路中，又

5、由兩個顯示器，兩個計數(shù)器和一組利用" + 調(diào)整時間的門電路組成。 最后通過控制電路，用按下空格鍵的次數(shù)來控制每條分電路的時間調(diào)整。 三、電路設(shè)計 1 .控制電路 控制電路由顯示器，開關(guān)，門電路，和計數(shù)器74LS160組成。當按下1次空格 鍵（開關(guān)）時，會給計數(shù)器74LS160 一個脈沖，同時顯示器顯示數(shù)字1 ,再通過門電 路的組合，使進入控制"時”的計數(shù)器74LS192的UP和DOWN引腳的均為高電平, 就能控制"時電路”的停止，同理，按下2次控制"分電路"，3次控制"秒電路”， 而按下4次空格鍵時，電路則正常運行。控制電路如圖2所示。 時電路分電路 ( < U22 DCD_H

6、EX_DIG_BLUE 秒電路 U31A U34A 74ALS21AN 74LSO4D U23A U50A ^qZ> MkSMD 74ALS21AN 74LS04D US3A . U27A SSJ auy 意 o38S U17 74LS160N m S qq m < -o o- ■■■ 圖2控制電路 2 .調(diào)節(jié)電路 調(diào)節(jié)電路主要由開關(guān)和門電路構(gòu)成，在控制電路中選擇了要停止的電路后，通過 門電路的組合，給計數(shù)器74LS192的UP或DOWN 一個低電平，就可以實現(xiàn)"+"、 的調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)電路如圖3所示。 DOWN 3 .計數(shù)器與顯示電路 計數(shù)器

7、與顯示電路主要由加減計數(shù)器74LS192，門電路和顯示器組成,完成最基 本的數(shù)字鐘的運行。將"分"和"秒”用兩個74LS192片子接成60進制的計數(shù)器， 將"時’接成24進制的計數(shù)器，60進制計數(shù)器與顯示電路如圖4所示，24進制計 數(shù)器與顯示電路如圖5所示。 U5 DCD_HEX_DIG_BLUE U6 DCD_HEX_DIG_BLUE 泌3騁m 88 3385 t t /9 m a。n4 o t a ” a k 111 74LS192N U12 74LS192N NK& ▲ dn▲ NKQO▲ 圖4 60進制計數(shù)器與顯示電路 U40 8888 aoai V

8、 3? aM? 8? Hu 0un A Nxoa▲ U41 DCD HEX DIG BLUE DCD HEX DIG BLUE 67A I I 74ALS20AN 136 74LS192N 臉 v i a u m y 圖5 24進制計數(shù)器與顯示電路 ?性能的測試 按電路圖連接好電路 ,調(diào)整到23時59分50秒，再正常工作到00時00分00秒。 時 分 秒  1 23 X X 2 23 59 X 3 23 59 50 4 00 00 00 圖6測試數(shù)據(jù)表 按照測試數(shù)據(jù)表對電路進行測試，得到如圖7,8,9,10所示

9、的結(jié)果。 NM亙芭 8苴 O5 a Oss 55? u 2 y *5 <，fl r.L 5? 亙S3 3mBMa X3H 0 3n-B9IQX3HG3Q 8A 了ONV 口三 壬ulw & won S3 石“A 33B aa X3H—Q3Q VAS卜 fl 5

10、 OCD HEX MG BLUE DCD_HEX_G_BLUE 1H r Q- % 82 88品 I I 82 8弘8 I I 山—— 37 NdK U35 74LS2N ；53 . Ut W ^vcc 丁 5V % t ale MA 7ULSW 叫 ILS她 正?? ，4儼 5V U9 El XDHEX (XG B

11、L^VIOCD HEX DIG BLUE ■ ■ _ _ _ U14A 82曲“ I I U1 74ALs4 5V 廠二 USIA ,7

12、 DCD_HEX_OG_BLUE U8 DCD_HEX_OG_BIUE DCD_HEX_G_BLUE UG 聞 VW] u- 88 8g 一 U3&A 74財 V 88 7ILS152H U67A 74ALs笈期 2 5 2? 吊助吧~| vcc H = 5V 1 八S" pan VCC ~T 5V st I Q I C L^L T- 88 BBSS I “fl J1JaU14A B8 8隴

13、5 88 5 3? VCC 1 -L 1-w U12 7CS192N M1 1LS192N iX 丁 5V DCO HEX_WQ BLUE Q Uto MS USA /\74MN UI公 WMSE 州 s ma… U1 nlsiM USIA uw LG g 11 4A N0O 2 al MALAWI UH 1 3軼 “ISKC U40 U41 Br DCD_

14、HEX_DIG_BLUE DCD_HEX_DIG_BLUE U8 U9 DCD HEX MG BLUE U5 U6 Bra DCD_HEX_G_BLUE DCD_HEX_D*G_BLUE 五.結(jié)論 本次測試結(jié)果和要求的數(shù)據(jù)完全一樣，任務(wù)書的要求是該數(shù)字鐘系統(tǒng)要利用 二十四小時制表示時間，利用6位數(shù)碼管進行具體時間顯示；另外要求有三個按鍵進 行時間調(diào)節(jié)，一個調(diào)整時間功能鍵（空格），按一次空格鍵進入調(diào)時功能；連按兩次進 入

15、調(diào)分功能；連按三次進入調(diào)秒功能；另外兩個按鍵W和Q分別為功能與” 功能。本設(shè)計符合任務(wù)書的基本要求，可以實現(xiàn)任務(wù)書中要求的功能，并可以完美的 運行該數(shù)字鐘。 六■性價比 根據(jù)電路實現(xiàn)的功能來看，該二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的性價比還是比較好的。 本設(shè)計電路主要應(yīng)用了顯示器，74LS192計數(shù)器，74LS160計數(shù)器，門電路還有開關(guān) 這五種器件，盡量節(jié)省元器件以實現(xiàn)所要求的功能，各個元件間緊密聯(lián)系，數(shù)字鐘的 實現(xiàn)原理清楚簡潔，思路清晰，接法簡單，不繁雜，所用原件均為常用的數(shù)字電路原 件，成本低廉，用此設(shè)計可以節(jié)約成本，利于生產(chǎn)，并且所設(shè)計的電路的功能較為貼 近我們?nèi)粘５纳?，較為符合普通市面上所

16、生產(chǎn)出售的數(shù)字手表的功能，綜合還說此 設(shè)計性價比較高。 七.課設(shè)體會及合理化建議 經(jīng)過兩周的二十四小時制數(shù)字鐘系統(tǒng)的數(shù)電課程設(shè)計，我深入學(xué)習(xí)了時序邏輯部 件的相關(guān)知識，查閱了相關(guān)圖書資料，并借助互聯(lián)網(wǎng)對該問題的原理進行細致的研究。 由于課題比較復(fù)雜。設(shè)計涉及到加減計數(shù)器74LS192等元器件，所以我特別對他們的 工作原理進行了較深刻的學(xué)習(xí)，同時也對他們的實際應(yīng)用產(chǎn)生了一定的了解。 在課程設(shè)計的過程中，也出現(xiàn)了一些困擾我的問題，在書籍與互聯(lián)網(wǎng)都無法解答 我困惑的時候，老師給了我許多的講解與提示，因此，這次的課程設(shè)計也離不開老師 的幫助，因為對于74LS192這個計數(shù)器還不夠熟悉，在實現(xiàn)調(diào)節(jié)

17、功能中的功能 時，對于“時"，進行"00” -1的操作時因電路還未完善，會顯示“99”而非〃23”, 通過老師對原理的講解以及提示，最終，本設(shè)計被較為完美的實現(xiàn)了。 通過本次課設(shè)，我對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識有了進一步的理解。并且學(xué)習(xí)使用 了一款從未接觸過的軟件——Multisimo在開始時，對此軟件還不夠熟悉，而在此刻， 完成了此次數(shù)電課設(shè)時，我已經(jīng)可以較為熟練的應(yīng)用此軟件，并根據(jù)所設(shè)計的電路進 行仿真處理。 通過此次的課設(shè)，我學(xué)習(xí)到了許多在課堂上沒有學(xué)習(xí)到的知識，同時也提高了自 己的動手能力，設(shè)計出了較為實用，貼近現(xiàn)實的系統(tǒng)。把在課本上與自學(xué)到的理論融 入到了實際中。最后再次感謝老師這些

18、天耐心的指導(dǎo)，使我在本次課設(shè)過程之中收獲 良多，此次的課程設(shè)計所帶給我的所有的東西也必將在我以后的學(xué)習(xí)生活道路上起到 不可替代的作用。 參考文獻 [1]閻石主編.數(shù)字電子技術(shù).[M]北京：高等教育出版社，2006年 [2]陳振官等編著.新穎高效聲光報警器. [M]北京：國防工業(yè)出版社，2005年 [3]謝自美編.電子線路設(shè)計?實驗?測試.[M]武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000年 [4]付家才.電子實驗與實踐. [M]北京：高等教育出版社，2004年 [5]楊興瑤主編.新編實用電子電路500例.[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006年 [6]南新志、劉計訓(xùn)主編.數(shù)字電路實驗教程.[

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20、20 X3H 80 flI 8A Lx生一 * 王力sw? 事-n S5R 5 1 OS X3H 000 ,f i 0 一 I fi >s 卜 fc 9S OS X3H 000 手< VS 二 FufzA 附錄u元器件清單 序號 編號 名稱 型號 數(shù)量 1 U38A 與非門 7400 N 5 2

21、 U14A 非門 7404N 22 3 U51A 或門 7408 N 15 4 U24A 同或門 74LS32N 6 5 U1 加減計數(shù)器 74LS192N 6 6 U17 加法計數(shù)器 74LS160N 1 7 U5 數(shù)碼管 DCD_HEX_BIG_BL UE 7 8 U13 時鐘脈沖 DIGITAI_CLOCK 1 9 S1 輕觸按鈕 PB_DPST 7