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1、 武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 1目录目录正文.31 概述概述.32 方案设计与论证方案设计与论证.42.1 方案一方案一42.2 方案二方案二42.3 方案的选择方案的选择43 单元电路的设计单元电路的设计.53.1 振荡器电路的设计振荡器电路的设计53.2 数字钟电路的设计数字钟电路的设计73.3 校时电路的设计校时电路的设计93.4 控制打铃电路控制打铃电路104 整体电路仿真整体电路仿真.125 实物制作实物制作.156 数据检测及电路调试数据检测及电路调试.177 前景展望前景展望.188 个人总结个人总结.199 参考文献参考文献.2110 附录附录.22附录一元件清
2、单表附录一元件清单表22武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 2摘要摘要上课自动打铃电路的设计主要包括脉冲产生电路、数字钟显示电路、校时电路、控制打铃电路四个部分。利用 555 构成的多谐振荡器产生一定频率的信号控制输入数字钟计时单元，数字钟的主要设计思想是利用 74LS160 芯片作为加法计数器，用门电路连接实现数字钟的运行，从而实现数字钟的基本功能。其功能组要有：启动、运行、复位、校时和定时打铃等。数字钟运行计时必须要准确，才能保证打铃电路时间的准确性。关键词：显示 打铃 定时 校时武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 3AbstractAutomatic ringing th
3、e bell for class circuit design mainly includes the pulse generating circuit, the digital clock display circuit, the school bell circuit, the control ring circuit four parts. Using 555 multivibrator composed of produce certain frequency signal control input digital clock timing unit, the main design
4、 idea is to use the digital clock 74 ls160 chip as addition counter, gate connection is used to implement the operation of the digital clock, so as to realize the basic function of digital clock. The functional group to be: start, run, reset, and timing when the school bell, etc. Digital clock timin
5、g operation must be accurate, to ensure the accuracy of the bell ring circuit time.Keywords: show timing ,when it is ringing ,timing,correction time武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 4正文正文1 概述概述自动打铃电路系统由主体数字钟电路和控制打铃扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能：报时和定时功能。 晶体振荡器电路：晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768z 的方波信号，可保证
6、数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 分频器电路：分频器电路将 32768HZ 的高频方波信号经 32768（152）次分频后得到 1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 时间计数器电路：时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为 60 进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为 24 进制计数器。 译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的 8421BCD 码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足
7、够的工作电流。 报时电路：报时电路功能,即在时间到达指定值时数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒。武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 52 方案设计与论证方案设计与论证2.1 方案一方案一采用小规模集成电路进行设计，用振荡器产生脉冲并且自动实现计时功能。2.2 方案二方案二利用单片机来实现，在按键较少的情况下，采用独立式 4 个按键，经软件设计指定的 I/O 口，送出逻辑电平，控制数码管显示，根据数字电子钟的设计要求与原理以及特性，实现相应的功能。2.3 方案的选择方案的选择由于我们对于单片机的系统知识及编程还了解不深，而且采用集成芯片进行组合设计可以实现相应的功能，简单而且扩展性好，容
8、易选择，所以选用方案一。按照要求需有 4 位时钟显示，即时和分，故需搭建一个数字时钟；要能按照要求时刻进行打铃，故需有控制电路对时间进行判断，进而打铃；另外还需设计时钟脉冲发生电路，因此将电路分成三个模块进行设计，分别是脉冲发生部分，数字钟部分，打铃部分。总电路结构如下：图 1 总电路结构振荡电路数字钟电路控制打铃电路校时电路武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 63 单元电路的设计单元电路的设计3.1 振荡器电路的设计振荡器电路的设计石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会
9、在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。电路图如下：图 2 晶振电路X1 R38-32.768kHzC120pFC230pF Key=A70 %R1 10MU2 4060BD_5VO122O133RTC10O37MR12RS11O45O54O66O714O813O915O111CTC9U3A74LS74D1D21Q51Q61CLR11CLK31PR4VCC 5.0VVCC5.0V图 3 仿真图武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 7图 4 波形图晶振为 32.768kHz
10、，经过 CD4060 进行 14 分频可得到 2Hz 的脉冲输出，再经过一个 D 触发器进行二分频即可实现 1Hz 的脉冲输出。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，但耗电量将增大。如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器。为了观看效果方便，我们也利用 555 芯片做了多谐振荡器电路产生的脉冲。如图 5 所示。设振荡频率 f=1KHz，R 为可调电阻，微调 R1 可以调出 1KHz 输出。图 5 555 振荡电路输出高电平时间 T=(R12+R8)Cln2 输出低电平时间 T=R8Cln2 振荡周期 T=(R12+2R8)Cln2Multism 仿真波
11、形如下：武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 8图 6 仿真方波3.2 数字钟电路的设计数字钟电路的设计图 4 74ls160 引脚图图 5 74ls160 功能表图武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 9图 7 四段译码显示电路图 8 七段译码显示电路我采用了四个计数器 74ls160 组成计数电路，分计数由两个 74ls60 芯片与相应的门电路构成 60 进制，时计数由两个 74ls160 芯片与相应的门电路构成 24 进制。并通过数码管进行显示。 由于计数器 74ls160 是脉冲上升沿触发的，所以 分计数器电路的 个位向十位的进位是通过进位端接一个反相器实现的，当分显示为
12、59 的时候，分十位向时个位进位 。开始我直接由计数器输出连接四段数码管进行显示 ，后来由于购买元件时只有七段数码管，而且通过译码器译码输出显示结果稳定，所以我修改了译码显示电路，先通过译码器 74ls48 进行译码输出，再接四位共阴七段数码管，显示结果正常。武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 103.3 校时电路的设计校时电路的设计图 9 校时电路因为要控制时钟可调，可采用一个D 触发器与开关控制 0101 的变换，即上升沿触发的 74LS160 在开关的一次转换时就会触发一次，从而达到加“分”加“时”的功能。S1 控制输入脉冲或加 “分”信号，S2 控制加“时”还是加“分”，S4
13、控制电平转换， S3 控制加“时”信号与“分”的进位信号。武汉理工大学数字电子线路基础课程设计说明书 113.4 控制打铃电路控制打铃电路VCC 5.0VVCC 5.0V U674LS373DW1D3 2D4 3D7 4D8 5D13 6D14 7D17 8D18OC1 ENG111Q2 2Q5 3Q6 4Q9 5Q12 6Q15 7Q16 8Q19U774LS373DW1D3 2D4 3D7 4D8 5D13 6D14 7D17 8D18OC1 ENG111Q2 2Q5 3Q6 4Q9 5Q12 6Q15 7Q16 8Q19112_13_14_15_16_17_18_19_110_111_112_113_1 14_115_116_1U874LS85DA213 B214A112 B111OAGTB5A010 B09A315 B31OAEQB6 OALTB7AEQB3 ALTB2AGTB4U974LS85DA213 B214A112 B111OAGTB5A010 B09A315 B31OAEQB6 OALTB7AEQB3 AL
