數(shù)字電子實訓(xùn)報告

廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電力工程系

班級：10電氣自動化技術(shù)

姓名：李文彬?qū)W號：201*212106指導(dǎo)老師：潘元忠實訓(xùn)地點：教學(xué)樓518

數(shù)字電子實訓(xùn)報告

數(shù)字電子電路是處理數(shù)字信號的電子電路，數(shù)字電路是利用信號（脈沖）的有無來代表和傳輸0和1這樣的數(shù)字信息的。數(shù)字電子在作為數(shù)值計數(shù)和運算電路時采用二進(jìn)制數(shù)，每一位只有0和1兩種可能，還能進(jìn)行邏輯判斷和邏輯運算。數(shù)字電路重點在于研究各種數(shù)字電子輸出和輸入之間的相互關(guān)系，即邏輯關(guān)系，因此分析數(shù)字電路的數(shù)學(xué)工具是邏輯代數(shù)，表達(dá)數(shù)字電路邏輯功能的方式主要是真值表、邏輯表達(dá)式和波形圖。一、實訓(xùn)目的：

熟悉集成塊（74HC00、74LS20、CD4511、CD4532、74HC138、74HC192、74LS175、NE555）的應(yīng)用；掌握基本邏輯關(guān)系、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器電路，并熟悉其電路分析，列真值表，寫邏輯表達(dá)式，畫波形圖；根據(jù)邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器電路特性及應(yīng)用，設(shè)計出各種在現(xiàn)實生活中能用到的電路；同時加深這個學(xué)期學(xué)的理論知識，圍繞一個實際電子產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、調(diào)試、制作、安裝的方法，了解產(chǎn)品的設(shè)計過程，制版技術(shù)，收集資料的方法，理論聯(lián)系實際，提高我們的實際動手能力。二、實訓(xùn)內(nèi)容：

1、畫可仿真的方波電路圖

2、畫可仿真的四路搶答器電路圖

3、畫可仿真的水位顯示和控制的電路圖4、畫可仿真的逆計數(shù)的電路圖5、檢測集成塊的特性及好壞

6、根據(jù)以上所畫電路圖，單獨完成1~3個接線，并讓老師檢驗三、實訓(xùn)過程：

我們在網(wǎng)上下載EWB512軟件進(jìn)行畫圖，并對圖進(jìn)行仿真，達(dá)到要求時才能接線，我們所畫的圖為第一個方波電路，由于這個電路沒有用到數(shù)碼管，所以我們都是在電腦上進(jìn)行仿真，而沒有進(jìn)行接線，我們也問過老師了，老師說可以不用接這個圖的線了，很快第一個圖即第一個內(nèi)容就完成了。如圖（1）所示

第一天的下午我們來到教室，我們向老師反映我們在畫圖的過程中遇到的問題，先是沒有下載得軟件的同學(xué)，可以向同學(xué)傳軟件過來安裝，就這樣軟件安裝問題沒有了。然后我們進(jìn)行對集成塊檢驗，老師首先教我們對集成塊4511的檢驗，要求我們畫圖仿真并接線給老師看，由于集成塊4511在仿真電路能進(jìn)行仿真，我們按照圖接線，可是接出來的電路在實際中沒有達(dá)到仿真時的效果，我們多數(shù)人接出來的都一樣，由于還沒問老師，我們都以為自己接錯了，就老是拆。后面問了老師才知道，集成塊4511的一個腳要接地才可以，但是在仿真時不能接地。我們根據(jù)老師教我們的方法又接一次，果然可以了，仿真得了。就這樣又完成一個內(nèi)容了。

接下來的這個任務(wù)是四路搶答器比較難。先是畫圖，由于線的錯綜復(fù)雜，在畫圖時花了很多時間，老師對我們說完成這個圖并接線實現(xiàn)效果就可以了，如圖（2）所示。

功能：能實現(xiàn)四路競賽搶答和顯示；原理：；555振蕩電路輸出CP脈沖使四個D觸發(fā)器讀入按鈕1~4的狀態(tài)，當(dāng)有按鈕（1~4）按下，則Q1~Q4有0，74HC20輸出為0，封鎖CP脈沖，四個D觸發(fā)器不能再讀入后續(xù)的狀態(tài)，從而實現(xiàn)搶答，然后編碼電路將Q1~Q4的狀態(tài)編成0001~0100送CD4511譯碼輸出，顯示搶答成功的隊號。

但是當(dāng)我們畫好圖后，另外的問題又出來，就是接線的問題。還沒開始接線時，我們就知道這個圖很麻煩，接的線多容易出錯，要特別的認(rèn)真仔細(xì)的接。由于畫這個圖時，把之前老師對我們說的集成塊4511的一個腳接地給忘了。以至于我們在接這個四路搶答器時出現(xiàn)了很多問題，當(dāng)我們想起后，在實際中把它改過來了，不過還是有很多問題。我們照圖不斷的檢查，還是沒有錯。于是老師又讓我們對集成塊555進(jìn)行檢測，在檢測時也出現(xiàn)很多問題，沒有達(dá)到集成塊555的特性，于是又檢測電路板的問題。由于自己找不到，我就向別的同學(xué)幫忙，最后還找了老師幫忙，原來是電阻沒有焊接好造成的，對板檢測完之后，本以為可以了，可是還是不得。這次問題挺難的，全班都不知道，后面又找老師幫忙了，老師在網(wǎng)上對集成塊74175進(jìn)行查找，并與實際的的管腳進(jìn)行對比。終于問題找到了，原來是實際中集成塊74175的十四腳、十五腳與仿真的不一樣，只要我們在接線是改過來就可以了。我們根據(jù)老師說的，對電路重新接過，很快我們就有同學(xué)接好了，由于線的復(fù)雜，我在接的時候老是接錯，后面叫同學(xué)幫檢查，自己也檢查，找到問題所在并改過來了，原來是少了一條線，接上后終于能實現(xiàn)仿真時的效果了，也終于完成了這周的實訓(xùn)。

四、實訓(xùn)體會：

這周是我們的數(shù)電實訓(xùn)，老師給我們很多任務(wù)，其實說多也不多，有四五個，就是有點難度。在實訓(xùn)過程中出現(xiàn)很多問題，不過都已一一解決了。不過最能考驗我們的是四路搶答器的接線，認(rèn)真，仔細(xì)，反復(fù)檢查這三個步驟，一步都不能馬虎，否則接線就很容易出現(xiàn)錯誤，也是檢驗我們是否細(xì)心的關(guān)鍵。接線時的失敗，更能體現(xiàn)出我們在失敗時是以什么心態(tài)去面對問題的。不管失敗多少次，只要我們不放棄，就一定能找到問題的解決方法，同時不要忘記你的身邊還很多朋友在支持你。在你需要幫助時，他們一定會給你最大的鼓勵及幫助。也讓我在這次實訓(xùn)的過程中克服了自己，讓以前不敢問別人的問題的我，在這次實訓(xùn)中，我鼓足了勇氣去問別人，這是我最大的收獲。通過這次實訓(xùn)，也增加了我們對理論知識的了解，加強(qiáng)了對實際操作的認(rèn)識，也知道實際問題要實際解決。

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電子技術(shù)課程實習(xí)數(shù)字電子鐘的設(shè)計

CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY

電子技術(shù)課程實習(xí)

數(shù)字電子時鐘的設(shè)計學(xué)生姓名：楊波學(xué)號：201*84250217班級:09-02專業(yè)：電子信息工程指導(dǎo)教師：徐理英題目：電子技術(shù)課程實習(xí)

201*年12月

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1實習(xí)目的

掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、測試方法；

進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識，提高運用所學(xué)知識和解決實際問題的能力；提高電路布局、布線及檢查和排除故障的能力；

此次實習(xí)是設(shè)計數(shù)字電子時鐘，為了了解數(shù)字電子時鐘的原理，掌握數(shù)字鐘的設(shè)計方法，熟悉集成電路的使用方法。從而學(xué)會制作數(shù)字電子時鐘。而且通過數(shù)字電子鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法，再通過使用Multisim制作電路，進(jìn)行仿真驗收。實際應(yīng)用能力，獨立完整地設(shè)計出具有一定功能的電子電路。且由于數(shù)字電子時鐘包括組合邏輯電路和時序邏輯電路，通過這次的實習(xí)可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握各種組合邏輯電路與時序電路的功能和使用方法。為以后單片機(jī)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2實習(xí)內(nèi)容

2.1實習(xí)設(shè)計

2.1.1實習(xí)設(shè)計題目描述和要求

⑴設(shè)計一個有“時”、“分”、“秒”（24小時59分59秒）顯示。⑵有時間設(shè)置，時間清零（復(fù)位），時間修改，停止等功能。⑶選做：整點報時，星期顯示

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⑷用555定時器設(shè)計一個秒鐘脈沖發(fā)生器，輸入1HZ的時鐘信號。⑸用同步十進(jìn)制集成計數(shù)器74LS160設(shè)計一個分秒鐘計數(shù)器，即六十進(jìn)制計數(shù)器。

⑹用同步十進(jìn)制集成計數(shù)器74LS160設(shè)計一個24小時計數(shù)器。⑺譯碼顯示電路顯示時間。

⑻用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并用Multisim進(jìn)行操作，調(diào)試，仿真。2.1.2可行方案方案一

⑴采用晶體振蕩器

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768HZ的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。

⑵用CD4060和D觸發(fā)器作分頻器

數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。CD4060在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計數(shù)為14級2進(jìn)制計數(shù)器，可以將32768HZ的信號分頻為2HZ，其次CD4060的時鐘輸入端兩個串接的非門，因此可以直接實現(xiàn)振蕩和分頻的功能。D觸發(fā)器是構(gòu)成二分頻的計數(shù)器，這樣就得到了1HZ秒脈沖信號。

⑶采用74Ls160做計時器方案二:

⑴采用555構(gòu)成的多偕振蕩電路

振蕩器電路選用555構(gòu)成的多偕振蕩器，設(shè)振蕩頻率f=1000HZ，其中的電位器可以微調(diào)振蕩器的輸出頻率。

⑵用74LS90作分頻器

通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級10進(jìn)制計數(shù)器來實現(xiàn)。分頻器的功能有兩個：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號；二是提供功能擴(kuò)展電路所需的

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信號。選用中規(guī)模集成電路74LS90可以完成以上功能。如圖所示，將3片74LS90級聯(lián)，每片為1/10分頻，三片級聯(lián)正好獲得1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。

⑶采用74LS90做計時器

方案對比：秒信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，而由于用555組成的頻率發(fā)生器電路不穩(wěn)定，而相對方案一而言，電路較為復(fù)雜，所以我們采用方案一：二十四進(jìn)制電路和六十進(jìn)制電路都是用兩個74LS160組，七進(jìn)制電路同樣用一個74LS160，輸入方波信號是用晶體振蕩器提供，譯碼驅(qū)動器是用CD4511。分頻器采用一片CD4060和一片74LS90組成，分頻后輸出1Hz的方波信號。

秒、分、時分別為60、60和24進(jìn)制計數(shù)器。秒、分均為60進(jìn)制，顯示為00～59，他們的個位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。分秒功能的實現(xiàn)：用兩片74LS160組成60進(jìn)制遞增計數(shù)器。時為二十四進(jìn)制計數(shù)器，顯示為00～23，個位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)制計數(shù)到2，個位計數(shù)到4是清零，就是二十四進(jìn)制。時功能的實現(xiàn)用兩片74LS160組成24進(jìn)制遞增計數(shù)器。星期為七進(jìn)制遞增計數(shù)器，即1～7，當(dāng)顯示為7時，時的進(jìn)位作為星期顯示的進(jìn)位信號，使星期至數(shù)到1，實現(xiàn)一個循環(huán)，用一個74LS160構(gòu)成7進(jìn)制可以實現(xiàn)。時間清零（復(fù)位）的實現(xiàn)是通過74LS160芯片的強(qiáng)制清零端R非實現(xiàn)，正常計數(shù)時，R非接高電平。需要復(fù)位時，R非接低電平，通過7個與門可以實現(xiàn)。校時電路通過開關(guān)和與門實現(xiàn)，需要校時分鐘時，通過開關(guān)斷開秒鐘傳遞過來的進(jìn)位信號。再由另外的開關(guān)的接與斷，直接加高電平信號（+5V）作為74LS160的計數(shù)信號，缺陷是只能實現(xiàn)遞增的校時。信號的產(chǎn)生由555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器實現(xiàn)脈沖發(fā)生器，輸入1HZ的時鐘信號時鐘的秒信號。

2.2數(shù)字電子鐘的組成

2.2.1數(shù)字電子鐘的基本邏輯功能框圖

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信號產(chǎn)生分頻成秒信號復(fù)位清零電路校正電路星期計數(shù)時計數(shù)分計數(shù)秒計數(shù)顯示電路顯示電路顯示電路顯示電路報時電路

2.2.2秒信號發(fā)生器

秒信號發(fā)生器主要有晶體振蕩器和分頻器電路組成。⑴晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字電路提供了一個頻率準(zhǔn)確的32768HZ的方波信號，可保證數(shù)字電子鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定，不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用晶體振蕩器電路。⑵分頻器電路

分頻器電路將32768HZ的高頻方波信號經(jīng)32768（215）次分頻后得到1HZ的方波信號供秒計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。分頻器實際上也是計數(shù)器。分頻器主要是由CD4060和觸發(fā)器組成。CD4060由一振蕩器和14級二進(jìn)制串行計數(shù)器位組成，

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振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路，CR為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效。所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計數(shù)。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。故分頻器中的觸發(fā)器只需是二分頻的就行了，這里使用的是用Ｄ觸發(fā)器構(gòu)成的T’觸發(fā)器。

2.2.3時、分、秒計數(shù)電路

時、分、秒計數(shù)器電路由秒個位和秒十位，分個位和分十位及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器，分個位和分十位計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，而時個位和時十位為24進(jìn)制計數(shù)器。

2.2.4譯碼顯示電路⑴譯碼驅(qū)動電路

譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電路。

⑵數(shù)碼管電路

數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計提供的為LED數(shù)碼管，共陰極。在每兩個數(shù)碼管之間接入一個大約500Ω的電阻來限制數(shù)碼管的電流來保護(hù)數(shù)碼管。

2.2.5校時電路

通過開關(guān)，觸發(fā)器，邏輯門組成的校時電路來校時。校時電路時用來對“時”、“分”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的。校時時斷開了前后的時鐘進(jìn)位信號。

2.2.6整點報時電路

通過燈，邏輯門組成的正點報時電路來報時。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，此信號為高電平時，輸入使燈亮。低電平時不亮。

2.2.7清零電路

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通過開關(guān)，電源，邏輯門等組成的清零電路對電路整體清零。整體清零電路是根據(jù)74LS160計數(shù)器在2,3腳均為1時清零的特點用電源，開關(guān)和邏輯門組成的清零電路對“時”、“分”、“秒”、“星期”顯示數(shù)字清零。

2.2.8星期顯示電路

通過計數(shù)器，邏輯門構(gòu)成的七進(jìn)制循環(huán)實現(xiàn)星期顯示。小時的十位進(jìn)位信號作為星期的計數(shù)器工作CLK信號，來一個脈沖，就會使星期計數(shù)器加一，當(dāng)加到七時，再來一個進(jìn)位信號，則利用同步制數(shù)的方式使星期計數(shù)器制數(shù)為一。實現(xiàn)循環(huán)。缺點是，當(dāng)電路剛開始工作時，星期顯示為0，必須進(jìn)行人工的校時。

2.3數(shù)字電子鐘的設(shè)計

2.3.1秒信號發(fā)生器的設(shè)計及改進(jìn)

產(chǎn)生秒信號可以用晶體振蕩電路實現(xiàn)和用555電路構(gòu)成的1KZ多諧振蕩器。石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路簡單、頻率易調(diào)整。它還具有壓電效應(yīng)，在晶體某一個方向加一電場，則在與此垂直的方向上產(chǎn)生機(jī)械振動，有了機(jī)械振動，就會在相應(yīng)的垂直面上產(chǎn)生電場，從而機(jī)械振動和電場互為因果。這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機(jī)械強(qiáng)度停止時，才達(dá)到最后的穩(wěn)定，這就是壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。利用兩個非門G1，G2自我反饋使他們工作在線性狀態(tài)，然后利用石英晶體JU來控制振蕩頻率，同時利用電容C1來作為兩個非門之間的耦合，兩個非門輸入和輸出之間并接的電阻R1，R2作為負(fù)反饋元件用，由于反饋電阻很小，可以近視認(rèn)為非門的輸出輸入壓降相等。電容C2是為了防止寄生振蕩。頻率是32768HZ，把石英晶體串接人非門1、2組成的振蕩反饋電路中，非門3是振蕩整形緩沖級。憑借與石英晶體串聯(lián)的微調(diào)電容，對振蕩器頻率做微量調(diào)節(jié)。如圖（1）所示

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圖1晶體振蕩器電路

一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高，但耗電量將增大。如果精度要求不高，也可以采用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。用晶體振蕩器產(chǎn)生的信號穩(wěn)定而且為標(biāo)準(zhǔn)的矩形波信號，由實驗分析得到的結(jié)論是：晶體振蕩器產(chǎn)生的信號頻率過高，用多級7490N分頻器得不到標(biāo)準(zhǔn)的秒信號，故這種方案不可行。用555電路構(gòu)成的1KZ多諧振蕩器，調(diào)節(jié)電阻可以實現(xiàn)改變輸出信號頻率。74LS160是二、五、十進(jìn)制同步加法器，用三片74LS160構(gòu)成三級十分頻器，將1KZ矩形波分頻得到1HZ基準(zhǔn)秒計時信號。如圖（2）所示

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圖2555分頻電路

2.3.2計數(shù)電路的設(shè)計

由6個74LS160計數(shù)器組成的時分秒的計數(shù)電路，74LS90是4位二進(jìn)制同步加計數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)提供方便。它具有異步清零，同步并行置數(shù)，保持和計數(shù)的功能。

⑴六十進(jìn)制計數(shù)器

秒計數(shù)和分計數(shù)單元為60進(jìn)制計數(shù)器，其輸出為8421BCD碼。采用十進(jìn)制計數(shù)器74LS90來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。由圖可知，74LS90為異步清零計數(shù)器，有異步清零端2,3腳（高電平有效）。

秒個位計數(shù)單元為10進(jìn)制計數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，當(dāng)QAQBQCQD變成1010時，通過與非門把它的清零端變成０，計數(shù)器的輸出被置零，跳過1010到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復(fù)。

秒十位計數(shù)單元為6進(jìn)制，當(dāng)QAQBQCQD變成0110時，通過與非門把它的清零端變成０，計數(shù)器的輸出被置零，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復(fù)，十位和個位合起來就是60進(jìn)制。同時秒十位上的0110時，要把進(jìn)位信號傳輸給“分”個位的計數(shù)單元。

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分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進(jìn)位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元，電路圖如圖（3）、（4）所示

圖3秒計數(shù)器

圖4分計數(shù)器

⑵二十四進(jìn)制計數(shù)器

時計數(shù)單元為24進(jìn)制計數(shù)器，其輸出為8421BCD碼。采用十進(jìn)制計數(shù)器74LS90來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。當(dāng)“時”十位的QAQBQCQD為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進(jìn)制計數(shù)器，當(dāng)個位的QAQBQCQD到1010時，通過與非門使得個位74LS90上的清零端為０，則計數(shù)器的輸出直接置零，從0000開始。當(dāng)十位的QAQBQCQD為0010時，通過與非門使得該74LS90的清零端為０，“時”的十位又重新從0000開始，此時的個位計數(shù)單元變成4進(jìn)制，

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即當(dāng)個位計數(shù)單元的QAQBQCQD為0100時，就要又從0000開始計數(shù)，這樣就實現(xiàn)了“時”24進(jìn)制的計數(shù)。如圖（5）所示

圖5時計數(shù)器

2.3.3譯碼顯示電路

一般譯碼顯示電路由譯碼管和顯示器組成，其基本原理：⑴顯示器原理（數(shù)碼管）

數(shù)碼管是數(shù)碼顯示器的俗稱。常用的數(shù)碼顯示管有半導(dǎo)體數(shù)碼管，熒光數(shù)碼管，輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等。

⑵譯碼原理

譯碼是編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用。為了方便，在Multisim中使用的是四輸入顯示譯碼器DCO-HEX-ORANGE。如圖（6）所示

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圖6顯示電路

2.3.4校時電路的設(shè)計

數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。開關(guān)打向下時，校正信號和0相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，校時信號可以順利通過接通，電路處于校時狀態(tài)；開關(guān)打向上時，情況正好相反，電路處于正常工作狀態(tài)，如圖（7）所示

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圖7校時電路

2.3.5整點報時電路的設(shè)計

電路應(yīng)在正點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間內(nèi)，理論上用蜂鳴器響一秒停一秒的響五次，報時電路控制報時信號。但實際上只能用燈的亮滅來顯示整點報時。當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的QＣ和QＡ、個位的QＤ和QＡ，秒計數(shù)器十位的QＣ和QA和秒個位的反相相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。輸出的信號端子通過與門接到燈的一端，另一端接到地。當(dāng)出現(xiàn)高電平時，使燈亮。出現(xiàn)低電平燈不亮，這樣就實現(xiàn)了整點報時的功能。如圖（8）所示

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圖8整點報時電路

2.3.6清零電路的設(shè)計電路模塊圖如圖（9）所示

圖9清零電路

2.3.7星期顯示電路電路模塊圖如圖（10）所示

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圖10星期顯示模塊

2.4設(shè)計、調(diào)試仿真要點

繪制數(shù)字電子鐘時，注意，器件引線的連接一定要準(zhǔn)確，不可以重疊，“懸空端”、“清0端”、“置1端”要正確連接。在Multisim中，管腳的引線端高電平必須接+5V，低電平必須接地，懸空則視為無效。調(diào)試、修改、仿真步驟和方法如下：

⑴可以先將系統(tǒng)劃分為振蕩器、計數(shù)器、分頻器、譯碼顯示等部分，對它們分別進(jìn)行設(shè)計與調(diào)試，最后聯(lián)合起來進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試仿真。

⑵各部件設(shè)計安裝完畢后，用示波器或頻率計觀察石英晶體振蕩器的輸出頻率，看其是否為正常工作，頻率是否達(dá)到要求。

⑶將晶振輸出的脈沖信號送入分頻器，用示波器或頻率計觀察分頻器的輸出頻率是否達(dá)到設(shè)計要求。

⑷將頻率為1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號分別送入“時“分”、“秒”計數(shù)器，檢查各級計數(shù)器的工作狀況。

⑸將合適的BCD碼分別送入各級譯碼顯示器的輸入端，檢查數(shù)碼顯示是否正確。各部件調(diào)試正常后，進(jìn)行組裝聯(lián)調(diào)仿真，檢查校時電路是否可以實現(xiàn)快速校時。清零電路是否統(tǒng)一清零。通過利用校時電路快速將時間定到58分，然后看下一個進(jìn)位到來時，即達(dá)到59分50秒時，看整點報時電路的燈是否亮了。最

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后對系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)。

⑹當(dāng)分頻器和計數(shù)器調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否正常地工作。

2.5電路的仿真與調(diào)試過程

2.5.1仿真

在對電路圖進(jìn)行繪制時，可以通過對各個模塊分別進(jìn)行仿真，仿真成功了，就可以進(jìn)行下一個模塊繪制。當(dāng)出現(xiàn)錯誤的時候，也很容易改變。如果將電路圖全部繪制了再進(jìn)行仿真的話，出現(xiàn)錯誤就會使整個電路圖失去作用，很難找出錯誤，給我們帶來了大量的工作量。2.5.2調(diào)試仿真過程

⑴分模塊調(diào)試，分成秒信號發(fā)生器電路，秒計數(shù)器和顯示電路，分計數(shù)器和顯示電路，時計數(shù)器和顯示電路，星期計數(shù)器和顯示電路，校時電路，整點報時電路，清零電路八大模塊來調(diào)試。

⑵仿真調(diào)試，合理布局和布線。盡量使繪制的電路圖清晰，明了。⑶仿真過程中如果出現(xiàn)故障，則不可以實現(xiàn)仿真。我們需要認(rèn)真仔細(xì)的查找錯誤，將其改正。

3實習(xí)心得體會

3.1實習(xí)出現(xiàn)的問題及解決

⑴電路進(jìn)行設(shè)計的時候，由于對許多集成芯片都不是很熟悉，特別是CD4060，晶體振蕩器和74LS08，就連平時常用的74LS74，74LS30都不能說出他們到底是什么集成芯片，導(dǎo)致設(shè)計的時候要經(jīng)常翻閱資料，減慢了設(shè)計進(jìn)程。后來將每個芯片的管腳都寫在同一張紙上，這樣忘記了就可以隨時看，對于設(shè)計有很大的幫助。

⑵本是打算用74LS193可加可減計數(shù)器來設(shè)計電子鐘的，可是，有一個關(guān)鍵問題不能夠很好的解決，就是從0變回9難以實現(xiàn)，所以我們后來決定放棄用

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193轉(zhuǎn)而用74LS90來設(shè)計。

⑶當(dāng)顯示器正常的顯示時，我們卻發(fā)現(xiàn)了時計數(shù)上出現(xiàn)了20進(jìn)制的問題，每到19就直接跳到00。后來經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)原來我們的接線是完全沒有錯的，郁悶的是我們打印出來的電路圖比之前仿真的多了一條線，就是這條線接入了74的反向輸入端。當(dāng)我們將這條線拆下來后，我們的電子鐘很好的實現(xiàn)它預(yù)期的功能。

⑷在實現(xiàn)星期計數(shù)器時，我們需要的是時計數(shù)器的十位為2，個位為3時產(chǎn)生同步制數(shù)信號，將時計數(shù)器的十位和個位同時清零，這樣就實現(xiàn)了一個循環(huán)。可是我們將時計數(shù)器的十位進(jìn)位端子接到星期計數(shù)器的信號輸入端CLK,當(dāng)時出現(xiàn)23時，下一個進(jìn)位信號不會使星期計數(shù)器計數(shù)，始終為零。之后我們改進(jìn)了，將時計數(shù)器的輸出制數(shù)信號接到星期計數(shù)器的CLK，我們發(fā)現(xiàn)，星期計數(shù)器工作，但是在時鐘為22時59分59秒的下一個信號到來時就會產(chǎn)生進(jìn)位信號，時鐘計數(shù)器還是繼續(xù)計數(shù)，直到計數(shù)到24時制數(shù)為零。也就是說我們實現(xiàn)的是一天23小時，這樣就出現(xiàn)了很大的錯誤。后來通過小組討論，可以利用一個D觸發(fā)器來增加一個小時進(jìn)位信號，實現(xiàn)星期到小時是24的轉(zhuǎn)換。

⑸在進(jìn)行信號產(chǎn)生時，我們使用了晶體振蕩器產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)秒信號和555多諧振蕩器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號時，發(fā)現(xiàn)利用晶體振蕩器產(chǎn)生30MHZ的頻率，利用74LS160分頻器實現(xiàn)分頻，要利用多級74LS160芯片來產(chǎn)生1HZ頻率，我們用示波器測試時，第一級產(chǎn)生的頻率為3MHZ，到第二級時，產(chǎn)生的頻率明顯偏小了，到了很多級以后，理論上產(chǎn)生1HZ頻率，但實際上產(chǎn)生的頻率卻很小。我們實現(xiàn)555多諧產(chǎn)生頻率時，用示波器觀察輸出的不是標(biāo)準(zhǔn)的矩形波信號，所以在計數(shù)時顯示器的變化時快時慢。后來通過利用改進(jìn)晶體振蕩器，使產(chǎn)生的頻率更接近標(biāo)準(zhǔn)秒信號。

⑹布局和布線時，由于版面設(shè)置過小，所以最后布局時，很多元器件都重疊了，很多線都看不清，查找錯誤時，很難找到錯誤。所以我們就盡量減短導(dǎo)線的長度以增強(qiáng)美觀。

⑺當(dāng)我們以為將所有的元器件線都連接好的時候，進(jìn)行仿真時，很驚訝地發(fā)現(xiàn)顯示器一點反應(yīng)都沒有！然而，我們就開始檢查，竟然發(fā)現(xiàn)我們每個芯片的高低電平都沒有接！這么的粗心大意的，這是我們以后都必須注意的。

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⑻在進(jìn)行校時電路時我們使用的是利用開關(guān)的通斷來控制。如我們進(jìn)行分鐘校時，我們要利用開關(guān)來斷開秒鐘的進(jìn)位信號和時鐘的進(jìn)位信號，通過直接在分的計數(shù)器CLK端加入高電平，實現(xiàn)分計數(shù)器的遞增校時。但當(dāng)我們連接線路時，發(fā)現(xiàn)斷開時鐘的進(jìn)位信號時，時鐘和星期的數(shù)碼顯示器直接不工作。實現(xiàn)分鐘的校時后，如果接通分鐘向時鐘的進(jìn)位信號，我們發(fā)現(xiàn)時鐘還是不工作。后來我們通過加人與門和或門來鎖住時鐘的信號，成功的實現(xiàn)校時電路。

3.2實習(xí)體會

大二的下學(xué)期和大三的上學(xué)期我們學(xué)習(xí)了模擬電子電路和數(shù)字電子電路，對電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我們了解了電路的設(shè)計程序，也對數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念有了一定的了解。我們知道了如何設(shè)計出1HZ的信號，也對時分秒的設(shè)計有了一定的了解，并且知道在實際電路一般步驟為由數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖按照信號的流向分級安裝，逐級級聯(lián)，這里的每一級是指組成數(shù)字鐘的各功能電路。級聯(lián)時如果出現(xiàn)時序配合不同步，或尖峰脈沖干擾，引起邏輯混亂，可以增加多級邏輯門來延時。

對于整體的布局和布線，如果布局太亂的話會導(dǎo)致錯誤的檢測仿真和影響美觀，布線不合理的話，如果出現(xiàn)了錯誤，會很難找到出錯的地方。同時，在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中，我們更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法，也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課程設(shè)計的一般步驟，和設(shè)計中應(yīng)注意的問題。設(shè)計本身并不是有很重要的意義，而是我們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計的成績無須看的太過于重要，而是設(shè)計的過程，設(shè)計的思想和設(shè)計電路中的每一個環(huán)節(jié)，電路中各個部分的功能是如何實現(xiàn)的。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應(yīng)該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現(xiàn)，各個芯片實現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。

設(shè)計的時候應(yīng)該不怕麻煩，反復(fù)檢測，步步檢測，力求每一步都沒有錯誤�？偟膩碚f，我們在這次課程設(shè)計中加強(qiáng)了理論知識的學(xué)習(xí)和提高了動手能力和思

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考能力以及分析問題，解決問題的能力。

這次的實習(xí)對我們來說，是一個很大的難度。怎么說了，對于我們大三的電子信息專業(yè)學(xué)生來說，我們都知道數(shù)電和模電是我們的必學(xué)知識，但直到大三了，我們根本沒有使用過Multisim軟件，不知道如何設(shè)計內(nèi)容，如何完成單獨的模塊等。而我們的任務(wù)是在兩周內(nèi)學(xué)會使用Multisim軟件，單獨設(shè)計數(shù)字電子鐘并畫出電路圖，最后進(jìn)行驗收仿真。這個確實挺有難度的。大家開始都很難理解，甚至有的同學(xué)直接想過放棄。但最后還是完成了，因為大家在一起通過相互鼓勵，打氣，遇到問題請教老師，同學(xué)之間相互討論，上網(wǎng)查找資料等一些方法，最后大家還是堅持的做完了。通過這次的實驗讓我們了解了團(tuán)隊合作的重要性，大家可以通過鼓勵打氣，做起事來起到事半功倍的效果。

通過這次的實習(xí)，我們大家都認(rèn)識到了此次實習(xí)對我們的幫助，還讓我們明白了一些道理，就是對自己有用的東西，我們要去自己學(xué)習(xí)，不要等著父母和老師來安排，到時候就什么都遲了。還有就是藝多不傷身，我們這些人中還是有同學(xué)會的，比如一班的王曉旭。他也是自學(xué)的，所以這次的實習(xí)對他只是讓他熟悉軟件而已，而且他還提高了自我的要求，他是完全自己設(shè)計電路，自己利用多種方法來完成對應(yīng)的模塊。這是我們都沒有做到的，但有人做到了，不是他比我們聰明，我們比他笨，而是我們在玩的時候，他用這個時間卻在學(xué)習(xí)。通過他的例子，我們能夠明白，其實每個人都是一樣的。只是別人看得遠(yuǎn)，我們卻只是看著今天，過了今天也算完成了任務(wù)。通過這件事，讓我們徹底的覺悟了，就因為這個，通過這次的實習(xí)，我深刻的認(rèn)識到了，理論知識和實踐相結(jié)合是教學(xué)環(huán)節(jié)中的相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)，只有這樣才能提高自己的操作能力，并且從中培養(yǎng)自己的獨立思考、勇于克服困難的能力。

在此次實習(xí)中，負(fù)責(zé)我們組得是徐理英老師，她盡自己最大的能力把所知道的都交給我們，不光只有知識，還有為人處事的態(tài)度。因為這周的實習(xí)是在冬天，天氣很冷。但每次遲到的都是我們學(xué)生，老師每次都是很早就道了，等著我們。從這樣的一件小事中，我們能夠體會到老師的熱情和對待我們的那種負(fù)責(zé)的態(tài)度，也讓我醒悟了，我們馬上就要出去工作了，如果我們還以我們現(xiàn)在的態(tài)度去對待工作的話，我們將會被這個社會所拋棄。在我們設(shè)計過程中遇到問題時，我

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們先是獨立思考，然后組員討論，最后在請教老師，因為我們沒有學(xué)過這個東西，所以免不了會有很多的問題，而每次請教徐老師，她總是在不勝其煩的教我們，甚至還在幫我們補習(xí)數(shù)電和模電知識。在此，我謹(jǐn)向老師們說聲：“謝謝老師！”。是你們又讓我學(xué)到了書本上學(xué)不到的東西，學(xué)到了對我一生有益的東西。

“學(xué)以致用”這句話是我們都體會到的道理�！皩嵙�(xí)前的自大，實習(xí)時的迷惘，實習(xí)后的深思”是我們實習(xí)前后的總結(jié)。有深思才有收獲，有深思才有提高。我也不會因為這次的實習(xí)的失誤而感到懊悔，相反，我會以這次實習(xí)的教訓(xùn)而去要求自己，提高自己。

我才認(rèn)為這是我最大的收獲。

3.3實習(xí)建議

由于在實際接線中有著各種各樣的條件制約著，在仿真中成功的電路接法，實際中因為芯片本身的特性而不一定能夠成功。例如我們在做振蕩器和分頻器時，我們首先是利用石英晶體振蕩器來產(chǎn)生高頻信號，然后利用5級7490N來實現(xiàn)分頻產(chǎn)生1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒信號，但到最后我們還是沒能實現(xiàn)，晶體振蕩器可以產(chǎn)生30MHZ的頻率，但7490N卻不能實現(xiàn)分頻，老師說是軟件本身的問題，最后我們是利用74LS160實現(xiàn)的分頻。所以，在設(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。

在設(shè)計過程中經(jīng)常會遇到問題，例如我們的實驗，如何讓時的進(jìn)位信號加到星期的CLK，并且保證星期與小時是24的轉(zhuǎn)換關(guān)系等等。所以應(yīng)該要加強(qiáng)理論知識的學(xué)習(xí)，當(dāng)遇到問題時才懂得“對癥下藥”，并且要加強(qiáng)動手能力的訓(xùn)練和實際的操作能力。

不要在實驗到來的時候才去復(fù)習(xí)學(xué)過的知識，平時的基礎(chǔ)知識應(yīng)該扎實點，厚積薄發(fā)，這樣會讓設(shè)計事半功倍。我們這學(xué)期剛學(xué)完了數(shù)電知識中的進(jìn)制構(gòu)造，沒想到我們的實習(xí)設(shè)計題目中的核心就用到了，而且看到自己設(shè)置的電路結(jié)構(gòu)很成功，覺得很有成就感。以前大家都抱著這樣的看法，覺得我們學(xué)了這么多的理論知識，但當(dāng)我們真正進(jìn)入社會了，用到的會很少甚至完全沒有用，大家在這里

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是浪費青春。但通過這次的實習(xí)，大家都覺得以前的看法不對，如果我們知道原理的話，設(shè)計實驗時會得心應(yīng)手。很多同學(xué)在設(shè)計實驗時，開始去上網(wǎng)找，網(wǎng)上找不到就去問同學(xué)，心里在懊悔，‘要是我自己會該多好啊’！能過及時看到不足，然后自己去努力學(xué)習(xí)，彌補不足。

第21頁共24頁電子技術(shù)課程實習(xí)數(shù)字電子鐘的設(shè)計

4附錄

4．1設(shè)計電路圖

第22頁共24頁電子技術(shù)課程實習(xí)數(shù)字電子鐘的設(shè)計

4.2設(shè)計仿真圖

第23頁共24頁電子技術(shù)課程實習(xí)數(shù)字電子鐘的設(shè)計

4.3元器件清單

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