《数字电子技术基础》课程设计.doc

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1、数字电子技术基础课程设计目录一、电子秒表31、设计目的2、设计要求3、设计过程及说明4、电原理图5、设计调试过程以及问题解决方法二、24小时制多功能电子钟设计与仿真61、设计目的2、设计要求3、设计过程及说明4、综合电路5、设计总结和体会设计题目1：电子秒表一、设计目的1).学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器以及计数、译码显示等基本单元的综合设计。2).学习电子秒表的调试方法。3).学习仿真软件的使用。二、设计要求设计一个电子秒表，电子秒表的计时与实际标准时间一致。三、设计过程及说明实验中，应按照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行连接和调试，即分别测试基本RS触发器、单稳

2、态触发器、时钟发生器以及计数器的逻辑功能，待各个单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接进行测试，直到测试电子秒表整个电路的功能。这样的测试方法有利于检查和排除故障，保证实验顺利进行。1、基本RS触发器的测试测试方法参考门电路测试实验。2、单稳态触发器的测试1). 静态测试。用直流数字电压表测量A、B、D、F各点电位值。记录之。2). 动态测试。输入端接1KHz连续脉冲源，用示波器观察并描绘D和F点波形，如单稳输出脉冲持续时间太短，难以观察，可以适当加大微分电容C(如改成0.1uF)待测试完毕，再恢复4700pF。3、时钟发生器的测试用示波器观察E点输出电压波形并测量其频率，调节电位器Rw，使

3、输出矩形波频率为50Hz。4、计数器测试1). 计数器1接成五进制形式，R0(1)、R0(2)、S9(1)、S9(2)接0/1开关，CP2接单次脉冲源，CP1接高电平1，QDQA接译码显示输入端DCBA，按表1测试其逻辑功能，记录之。2). 计数器2以及计数器3接成8421码十进制形式，同内容1进行逻辑功能测试，记录之。3). 将计数器1，2，3级联，进行逻辑功能测试。记录之。5、注：集成异步计数器74LS9074LS90是异步二五十进制计数器，它既可以作为二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。74LS90引脚排列如下图：表1为74LS90的功能表。通过不同的连接方式，74LS9

4、0可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可以借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其功能详述如下：(1). 计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。(2). 计数脉冲从CP2输入，QDQCQA作为输出端，为异步五进制计数器。(3). 若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QA，QB，QC，QD作为输出端，则构成异步8421十进制计数器。(4). 若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA，QB，QC，QD作为输出端，则构成异步5421码加法计数器。(5). 清零、置9功能1). 异步清零。当R0(1)和R0(2)均为1；S9(1)

5、和S9(2)中有0时，实现异步清零功能。四、电原理图五、设计调试过程以及问题解决方法 在老师的指导下明白应用软件Multisim的介绍、安装以及使用方法，通过阅读查阅资料找到电子秒表在此软件中所需要的电子元件，以及各电子元件的性能，按照所示的电原理图作图、连接，将完成的所作之图仔细与原图作比较，找到差错，然后闭合相应开关，进行秒速度的校正，（所出现的错误：速度过快，和秒表有着极大地不同，按照老师的提示方法，调高相应的电阻元件，使其速度大大下降），并仔细观察数字上升时是够逐个上升（所出现的错误：从2直接跳到了4，有从5回到了3，按照老师所给的电原理图买一条线仔细检查，找到错出现的错误，并及时纠正

6、），然后闭合开关再测，看到所示数字数个上升，没有跳数现象后，再继续使用秒表精确核对时间，使电子秒表与真实秒表所示时间一致时，表示所作秒表测试成功。设计题目2：24小时制多功能电子钟设计与仿真一、设计目的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。二、设计要求1).显示时，分，秒，用24小时制2).能够进行校时，可以对数字钟进行调时间3).能

7、够正点报时（用555产生断续音频信号）；三、设计过程和说明 1、数字电子钟计时和显示功能的实现1）采用两片十进制计数器74LS160N扩展连接，设计60进制的计数器，显示0到59，在59时采用置数的方法，将两片74LS160N同时置数至0，以循环显示0到59。2）24进制亦采用两片十进制计数器74LS160N扩展连接，设计24进制的计数器，显示0到23，在23时采用置数的方法，将两片74LS160N同时置数至0，以循环显示0到233）利用秒钟的置数信号（为低电平），取反后作为分钟各位的使能端（EP和ET）的控制信号，以实现分秒之间的进位功能。同理可以实现分时之间的进位功能4）显示功能 采用Mu

8、ltisim里面的DCD_HEX显示管进行时分秒的显示。将DCD_HEX显示管的四个针脚对应接到74LS160N的四个输出端2、校对功能的实现在设计电路图中的J1和J2开关。1）J1实现时钟的小时的调节，当鼠标按下开关，时钟的小时位的两片74LS160N成为独立的24进制的计数器，而不会受到秒钟和分钟的进位及置数的影响。鼠标按下J1开关，时钟的小时位中的个位的使能控制端（EP和ET）都接高电平（Vcc），成为独立的24进制计数器，在0到23，循环显示，当计数到了想要调的小时数，松开J1开关即可将小时位置到预想的小时数。2）J2 实现时钟的分钟的调节，当鼠标按下开关，时钟的分钟位的两片74LS1

9、60N成为独立的60进制的计数器，而不会受到秒钟的进位及置数的影响。鼠标按下J2开关，时钟的分钟位中的个位的使能控制端（EP和ET）都接高电平（Vcc），成为独立的60进制计数器，在0到60，循环显示，当计数到了想要调的小时数，松开J2开关即可将分钟位置到预想的分钟数。3、整点报时功能的实现（用灯亮表示到整点）1）整点报时的功能电路的设计用两个555时基电路，一个接成单稳态电路，另一个接成多谐振荡电路其中开关用来产生触发脉冲。原理：当开关断开时，单稳态电路的555的输入脚2处于高电平，则单稳态电路的555的输出脚3是低电平，则使第二片555的4脚低电平，即多谐振荡电路不工作，灯不亮。当开关瞬间

10、闭合然后断开，产生一个脉冲，单稳态电路输出一个时宽为1.1R（2）C（2）高电平，此时多谐振荡555的4脚高电平，电路导通，产生多谐振荡，使得灯亮。当单稳态555产生的高电平消失，变为低电平时，灯灭。此处将单稳态电路中R(2)=100K C(2)=1uf 则会产生高电平持续的时间约为0.11S。多谐振荡电路中周期T=R（4）+2R（3）C * Ln2 当多谐振荡的周期越快，灯闪的越快，则看到的现象是灯几乎一直亮着。所以此处选取的R (3)=R(4)=1k, C=1uf .要是想要灯闪的快些可以减少多谐振荡电路里面的电阻和电容。2）报时电路的使用 只要讲上面报时电路产生触发脉冲的开关换成是秒钟和

11、分钟都为59时，产生的低电平即可，四、综合电路其中计数器的脉冲周期可以调节成合适的周期，比如换成秒脉冲。图中是200HZ是因为为了调试的时候显示的速度快。从左到右分别为秒，分，时的显示。五、设计总结和体会 此次的电子钟的设计，在两个实验当中是较难的，电原理图也较难，所以连线较为复杂、繁琐，所以很容易出错，很难达到所要求的结论和精度，所以费时费事。 因为电原理图的线很复杂，所以连线中出错，只能在连线中一个部分一个部分的连接，使电原理图尽可能不要出差错，如若出现错误，分部检查出错部件，并改正。使所连电路正确无误。在整个设计过程中，自己对数电理论和实际的应用相结合又有了更深刻的理解，对知识的应用有了更深的认识，对自己独立思考，解决问题的能力有一定的提升。整个过程耗费不少时间和精力，但这些都是值得的。