数字电子技术课程设计报告
题目: 数字电子钟
目录
一、内容摘要及关键词………………………………………………1 二、设计内容……………………………………………………………………....2
2.2设计目的…………………………………..………………………………2
2.2.1设计要求………………………………………….…………………….2
2.2.2数字电子钟总体框图.................................................................................3
三、单元电路的设计 ..................................................................................... 4
3.3.1 振荡器电路......................................................................................... 4
3.3.2 60 进制计数器........................................................................................ 5
3.3.3 24进制计数器........................................................................................ 6
3.3.4 74LS90功能介绍 .............................................................................8
3.3.5 元器件清单 ....................................................................................... 8
3.3.6 校时电路...................................................................... .....................9
四、本设计调试及改进 ....................................................................... 10
五、结束语 .................................................................................................................. 11
六、参考文献…………………………………………………………………………12
一、 内容摘要及关键词
数字电子钟是一个将‘‘时’’,‘‘分’’,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字电子钟电路主要由秒信号发生器，“时、分、秒”计数器、译码器及显示器组成，由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动等特点。
本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时、分、秒’’的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555振荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时功能。
在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真及实验接线并记录结果。
实验证明该设计电路基本能实现设计的功能要求。
关键词:振荡器、译码显示器、计数器、校时电路、脉冲产生电路
二、设计内容
设计目的：
1. 了解计时器主体电路的组成及工作原理。
2. 掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法。
3. 熟悉集成电路及有关电子元器件的使用方法。
设计要求:
用中小规模集成电路组成数字电子钟，画出电路图，并在面包板上进行组装、调试。并实现以下功能：
（1）设计一个有“时、分、秒”（23小时59分59秒）显示的数字电子钟。
（2）具有校时、分的功能。
（3）具有开关调节功能，其中S1开关调节小时，S2开关调节分钟，S3复位。
系统原理框图
由振荡器输出稳定的高频脉冲信号作为时间基准，秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器按“24翻1”规律计数，计数器经译码器送到显示器；计数器出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒。
数字钟的结构框图如图所示
三、单元电路设计部分
由图1的系统图知其由振荡器、分频器、计数器、译码器、校正电路组成。
2.1 振荡器
3.1.1
秒发生电路---振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精确度决定了计时器的准确度。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度就越高，但耗电量将越大。所以，在设计电路时要根据需要而设计出最佳电路。
在本设计中，采用的是精度不高的，由集成电路555与RC组成的多谐振荡器。其具体电路如下图2所示；
接通电源后，电容C1被充电，vC上升，当vC上升到大于2/3VCC时，触发器被复位，放电管T导通，此时v0为低电平，电容C1通过R2和T放电，使vC下降。当vC下降到小于1/3VCC时，触发器被置位，v0翻转为高电平。
3.3计数器
由图1的方框图可以清楚的看到，显示“时”、“分”、“秒”需要6片中规模计数器；其中“秒”、“分”各为60进制计数，“时”为24进制计数。在本设计中均用74LS90来实现：
3.3.1 六十进制计数器
“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接构成，如图5所示，是采用两片中规模集成电路74LS90串接起来构成的“秒”，“分”计数器。
由图6看出，当“时”个位U6计数器输入端A（14脚）来到第10触发信号时，U6计数器清零，进位端QD向U4“时”十位计数器输入进位信号，当第24个“时”（来自“分”计数器输出的进位信号脉冲到达时U4计数器的状态位“0100”，U6计数器的状态为“0010”，此时“时”个位计数器的QC,和“时”十位计数器的QB输出都为“1”，相与后为“1”。把它们分别送入U4和U6计数器的清零端R01和R02，通过74LS90N内部的与非后清零，计数器复零，从而完成二十四进制计数。
3.3.2 二十进制计数器
“时”计数为24进制的，在本设计中24进制的计数电路也是由两个74LS90组成的二十四进制计数电路，如图6所示。
图6
由图6看出，当“时”个位U6计数器输入端A（14脚）来到第10触发信号时，U6计数器清零，进位端QD向U4“时”十位计数器输入进位信号，当第24个“时”（来自“分”计数器输出的进位信号脉冲到达时U4计数器的状态位“0100”，U6计数器的状态为“0010”，此时“时”个位计数器的QC,和“时”十位计数器的QB输出都为“1”，相与后为“1”。把它们分别送入U4和U6计数器的清零端R01和R02，通过74LS90N内部的与非后清零，计数器复零，从而完成二十四进制计数。
3.3.4 74LS90的功能及引脚
74LS90计数器是一种中规模二一五进制计数器，管脚引线如图3.6-1.
74LS90逻辑电路图如图3.6-1所示，它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。
3.3.5元器件清单
1.555集成块1片
2.74LS90集成块3片
3.74LS92集成块2片
4.74LS191集成块1片
5.74LS74集成块1片
6.74LS47集成块4片
7. 2．2K电阻1个 5.1K电阻1个 滑动变阻器1个 10u,1u电容各一个
8.数字显示器4个
3.3.6校时电路
数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时接入其中。即为用COMS与或非门实现的时分校正电路，ln1端与低位的进位信号相连，ln2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1Hz或2Hz信号，输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态，当开关打向上时，情况正好与上述相反，校时电路处于校时状态。
当刚接通电源或计时出现误时，都需要对时间进行校正。校正电路如下图所示
第四节电路的总体设计与调试
由第二节介绍的电路各个部分的子电路构成的各个部分的功能，再由第一节的数字时钟的系统原理框图，可以清楚的知道了总体的电路情况。下面图8就时本设计的总体电路：
由图8可以看出和清楚的整个数字时钟的总体工作原理和整个工作过程：
由555和RC构成的振荡器产生的1000Hz的高频信号经过由3片74LS90构成的1/1000分频的分频器后得到标准的秒脉冲信号，进入60进制的“秒”计时，“秒”的分位进入60进制的“分”计时，最后，由分的“时”进位进入24进制的“时”计时。
在电路中，还有由门电路和开关构成的校时电路对电路的“时”，“分”进行校时，得到正确的时间。
结束语：
通过本次设计，使我对已学过的电路、数电等电子技术的知识有了更深一步的了解，锻炼和培养了自己利用已学知识来分析和解决实际问题的能力。对自己以后的学习和工作有很大的帮助。
刚开始做这个设计的时候感觉自己什么都不知道怎么下手，脑子里比较浮躁和零乱。但通过一段时间的努力，通过重温数电等电子技术的书籍，还有通过查看相关的设计技术以及一些参考文献，再加之在老师的指导和周围同学的帮助下，使我对自己的本设计有了熟练的掌握。
在整个的设计过程中我充满了激情和用心。记得在电子电工实习的时候，也是用满腔的热情来完成各项实习任务，并在每项实习项目中都达到了优秀的成绩。 所以，我相信自己的实际动手能力，并一向的加强自己在这方面的努力。在这次的电子技术设计中亦是如此，用自己的双手和满腔的热情来完成各个环节，不断的在图书管查看相关资料和期刊文献，特别在Internt上也收收获了很多新鲜的东西。这次设计更让我熟悉了一些常用集成逻辑电路和其相应芯片的使用。
虽然，在本设计中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是最基本的；虽然其中可能出现的误差会计较大些，但是是最经济的和实用的，我想在下去的一段时间里，我会将其的实物在一个PLC板实现出来，当然也有可能做成一个成型的数字时钟哦.
最后，我要衷心的感谢老师给了我一次实践的机会，让我更加深刻地了解和认识到了自己的优点和不足，通过这个课程设计我发现了我好多知识都不熟悉甚至有的东西我根本就不知道，这让我感到了要学习的东西还有很多很多。因此使我更坚定了在以后的学习中要扎实好基础，阔广知识面。
参考文献
（1）唐治德 数字电子技术基础 北京：科学出版社 20##
（2）阎石．数字电子技术基础（第四版）. 北京：高等教育出版社,2005.
(3)黄智伟.电子电路计算机仿真设计与分析.北京：电子工业出版社,2006.
（4）吕思忠 施齐云.数字电路实验与课程设计.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社；2001.
（5）毛期俭等；数字电路与逻辑设计实验及应用.北京；人民邮电出版社；2005 .
第二篇：数字电子技术课程设计报告格式
《数字电子技术》课程设计报告
8人智力竞赛抢答器
姓 名：邵洪彬
班 级：信工101 学 号：10210123
指导教师：迟耀丹、高晓红 设计时间：20xx年6月
《数字电子技术》课程设计报告
目录
一、 设计内容及要求............................................ 2
二、 设计方案............................................ .... . 2
三、 单元电路设计.......................................... ... 3
四、 系统总体硬件连接..........................................8
五、 设计总结....................................................9
六、 参考文献....................................................9
七、 附1：系统硬件连接图......................................9
八、 附2 元器件清单..........................................9
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《数字电子技术》课程设计报告
一、 设计内容及要求 本电路由主体电路和扩展电路组成，分别由集成编码器、计数器、触发器、定时器和必要的门电路等组成，其中主体电路的作用是完成主持人的控制系统清零与抢答开始功能以及完成参赛者的抢答并显示其编号的功能，扩展电路即控制电路，主要包括秒脉冲发生电路和定时电路。该抢答器实现了以上清零、抢答、数据锁存、自动计时等功能，可以保证8个参赛者或参赛队公平的抢答 。
要求是：
1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止
6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
二、 设计方案
将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。
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《数字电子技术》课程设计报告
图1 方案二的总体设计框图
三、 单元电路设计
1抢答电路设计
抢答电路的功能有两个：一是选手抢答后锁存器进行数据锁存，禁止其它选手抢答，二是抢答后的电平信号由优先编码器判断选手编号，并经译码器译码再由显示器显示该编号。电路是由八D锁存器、优先编码器74148和七段译码器7448和七段数码显示器组成。
74LS373是常用的八D锁存器，它功能表如表1所示。
表1. 芯片74LS373的功能表
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《数字电子技术》课程设计报告
表可知，只有当使能端为高电平时才能将输入信号输出，同时锁存，且此时由功能输出控制端为低电平。
74LS148是有八个输入端，三个输出端的优先编码器，它的功能是判断抢答选手的编号。74LS148的功能表如表2所示。
表2 74LS148的功能表
七段显示译码器7448输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。七段显示译码器一般与七段数码显示器相连，共同构成四输入端的数码显示电路。共阴极数码显示器的功能表如表3所示
表3 共阴极数码显示器的功能表
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抢答器电路（图2原理是：当任意一个选手按下抢答按钮后，74LS373开始工作，与输入端对应的输出端为低电平，低电平经过74LS148编码后输出的是一组与输入对应的三位二进制数，再经过译码显示电路将对应的编号显示出来。编码器74LS148工作时输出使能端为高电平，将其连接到锁存器的控制端口，使其由低电平变为高电平，禁止它再工作，即使其他选手再按动按钮，也不会再有输出，也就是完成了锁存功能。
2定时电路设计
本次设计的要求中有一项是有定时抢答的功能，并且一次抢答的时间可以由主持人设定。这就要设计定时电路。
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定时电路是由两片74LS192、7448和共阴极显示器组成的。其中7448和共阴极显示器共同构成数码显示功能电路在前面的抢答电路中已经介绍过了。两片74LS192是构成两位十进制递减计数器，以实现定时功能。
74LS192是具有置数和清零功能的同步十进制减计数器，其功能表如表4所示： 表4 74192的功能表
定时电路（图2的工作原理是：首先主持人根据题的难易程度来确定抢答时间，并通过74LS192的置数端将时间输入，抢答开始时主持人将清零开关置低电平，计数器开始递减计数至00，产生报警，计数器停止工作。计时期间有人抢答，减计数器停止计时，显示器上显示此刻时间
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3 秒脉冲产生电路设计
为了准确地计时，设计中不能缺少秒脉冲产生电路，即能产生周期为一秒的脉冲的电路。
如图2.3所示为用555设计的秒脉冲产生电路
因为周期为一秒，所以频率是1赫兹。图中电容的充放电时间分别是：
t1=R2×C1×ln2≈0.7R2×C.t2=(R1+R2)×C×ln2≈0.7(R1+R2)C.
所以555的3端输出的频率为：
f=1/(t1+t2)≈1.43/[(2R1+R2)C]
我们采用的电阻和电容值分别是:
R1=15KΩ，R2=64KΩ，C1=10uf,满足上式，即得到的是秒脉冲
4 报警电路设计
报警电路是由555定时器组成的，电路如图2.4所示
图中555定时器用来构成多谐振荡器，震荡频率和秒脉冲产生电路中频率的计算方法相同。3端的输出信号经过三级管驱动扬声器，发出报警信号。当4端的输入信号是高电平时，振荡器工作，有报警信号，4端输入低电平时，振荡器不工作，没有报警信号。也就是说需要报警时只需控制输入端就可以了
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5 时序控制电路设计
控制电路包括控制扬声器发声时间的部分电路和将以上各个部分电路连接起来的电路
因为扬声器的发声时间要控制在0.5秒，所以要控制报警电路的输入脉冲的脉宽，也就是脉冲周期。可以选用不可重复触发单稳态触发器74LS121，它的功能表如表5所示。
表5 74121的功能表
由功能表可知，当三个输入端的状态不变时输出是低电平，低电平接至报警电路的输入端是不会有报警信号的，只有当输入端有上升延或是下降延（具体如表）时，输出端才会有单次脉冲，将高电平接至报警电路时就会产生报警信号了。
这部分控制电路的电路图如图5所示:
四 系统总体硬件连接
附1
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五 设计总结
这一课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解，并增强了对数字电子技术这门课程的兴趣。了解了更多电子元件的工作原理，如：74LS121、74LS48、74ls192等。但同时也暴露出我在知识上掌握不足等缺点
过程中遇到了一些问题，使得我得查找相关资料，从而增长知识的同时增强解决问题和动手的能力，锻炼我做事细心、用心、耐心的能耐。
六 参考文献
1. 康华光 编<<电子技术基础 数字部分>>,北京 高等教育出版社,20xx年6月版. 2. 李海 编<<74系列芯片手册>> ,重庆 重庆大学出版社 19xx年9月版. 3. 欧阳星明 编<<数字逻辑>>，武汉 华中科技大学出版社，20xx年5月版 4. [4]辽宁工程技术大学电工与电子技术实验中心组编，马玉芳、朴忠学、张国军主编：《 电子技术实验指导书 》 ， 2010.
七 附1：系统硬件连接图 八 附2：元器件清单
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