學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名指導(dǎo)教師年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作初始條件：利用集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)碼管、脈沖發(fā)生器和必要的門電路等數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)?！惨部梢允褂脝纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)〕要求完成的主要任務(wù):〔包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求〕1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術(shù)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：00。具有60進(jìn)制和12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)。③有七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。④設(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，⑤具有校時(shí)單元，整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。⑥確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述根本原理。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按《武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)》要求撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間安排：1、2023年6月22~23日，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2、2023年6月24~25日，方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3、2023年6月26~28日，電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。4、2023年7月1日上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行辯論。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任〔或責(zé)任教師〕簽名：年月日目錄TOC\o"1-3"\h\u107631.緒論 4188752．Multisim軟件介紹 536313.總體方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7288563.1數(shù)字鐘的原理框圖 7107853.2各模塊功能分析 8186373.2.1晶體振蕩器 85773.2.2分頻器電路 9294213.2.3時(shí)間計(jì)數(shù)單元 11290623.2.4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元 13196663.2.5校時(shí)電源電路 1368693.2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 1485774.電路的安裝與調(diào)試 15189635.數(shù)字鐘仿真圖 16119196.元件清單 19273147.總結(jié)與心得體會(huì) 20115118.參考文獻(xiàn) 221.緒論計(jì)算機(jī)尤其是以微細(xì)加工技術(shù)支持的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速開(kāi)展，其應(yīng)用滲透到了各行各業(yè)。以單片機(jī)、嵌入式處理器、數(shù)字信號(hào)處理器〔DSP〕為核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以其軟硬件可裁剪、高度的實(shí)時(shí)性、高度的可靠性、功能齊全、低功耗、適應(yīng)面廣等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到極為廣泛的應(yīng)用。目前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)向巨型化、微型化和單片機(jī)化三個(gè)方向告訴開(kāi)展[1]。自1975年美國(guó)德州儀器公司〔TexasInstruments〕第一塊微型計(jì)算機(jī)芯片TMS-1000問(wèn)世以來(lái)，在短短的20年間，單片機(jī)技術(shù)已開(kāi)展成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一個(gè)非常有前途的分之，它有自己的技術(shù)特征、標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用領(lǐng)域。單片機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。它具有體積小、性能突出可靠性高〔某些方面的性能指標(biāo)大大優(yōu)于通用微機(jī)中央處理器〕、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了工業(yè)控制、智能化儀表、通信、家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機(jī)芯片作為核心控制部件，已經(jīng)滲入到人們工作和生活的各個(gè)角落，有力地推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，前景廣闊。數(shù)字鐘具備單片機(jī)最小系統(tǒng)的根本組成，對(duì)于我們了解單片機(jī)有很大的幫助。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、的秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)使用壽命，已得到廣泛的使用。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有其特點(diǎn)，其中利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，并便于功能的擴(kuò)展。2．Multisim軟件介紹Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器〔NI〕推出的以Windows為根底的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。EDA就是“ElectronicDesignAutomation〞的縮寫(xiě)技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。興旺國(guó)家目前已經(jīng)根本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計(jì)。一臺(tái)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，從概念確實(shí)立，到包括電路原理、PCB幅員、單片機(jī)程序、機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)、FPGA的構(gòu)建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級(jí)設(shè)計(jì)，再到PCB鉆孔圖、自動(dòng)貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計(jì)算機(jī)上完成。EDA技術(shù)借助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，可對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行人工難以完成的模擬評(píng)估、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。EDA已經(jīng)成為集成電路、印制電路板、電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段。美國(guó)NI公司〔美國(guó)國(guó)家儀器公司〕的Multisim9軟件就是這方面很好的一個(gè)工具。而且Multisim9計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)〔LABVIEW8〕〔也是美國(guó)NI公司的〕可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問(wèn)題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動(dòng)中已經(jīng)得到了很好的表達(dá)。還有很重要的一點(diǎn)就是：計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)教員的教學(xué)也是一個(gè)很好的提高和促進(jìn)。概述●通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境,輕松設(shè)計(jì)電路●通過(guò)交互式SPICE仿真,迅速了解電路行為●借助高級(jí)電路分析,理解根本設(shè)計(jì)特征●通過(guò)一個(gè)工具鏈,無(wú)縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試●通過(guò)改良、整合設(shè)計(jì)流程,減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真：NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NIMultisim，您可以立即創(chuàng)立具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NILabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。3.總體方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1數(shù)字鐘的原理框圖數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率〔1HZ〕進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間〔如北京時(shí)間〕一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。數(shù)字鐘的原理框圖如圖1.3.2各模塊功能分析3.2.1晶體振蕩器晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。圖2所示電路通過(guò)ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個(gè)電路中，ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反應(yīng)電阻Ｒ１為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。從有關(guān)手冊(cè)中，可查得C1、C2分別為20pF，和200PF當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反應(yīng)電阻R1可選為20MΩ。較高的反應(yīng)電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。晶體振蕩器電路如圖.圖晶體振蕩器3.2.2分頻器電路通常，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(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，將32767Ｈz的振蕩信號(hào)分頻為１ＨZ的分頻倍數(shù)為32767〔2１５〕，即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于１5極2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。本實(shí)驗(yàn)中采用CD4060來(lái)構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)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(jì)數(shù)為最高為１4級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將32767ＨZ的信號(hào)分頻為2ＨZ，而經(jīng)過(guò)74LS90可以將它分為1HZ的信號(hào)。如圖3所示，可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能?！?〕集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器:如果精度要求不高也可以采用集成邏輯門與RC組成的時(shí)鐘振蕩器或由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。這里設(shè)振蕩頻率為f=1Hz:圖集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器(2〕分頻器的設(shè)計(jì)：分頻器的功能主要有兩個(gè)：一．產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)；二．提供功能擴(kuò)展所需要的信號(hào)，如仿電臺(tái)報(bào)時(shí)用的1KHz的高音頻信號(hào)和500Hz的低音頻信號(hào)；假設(shè)振蕩器使用集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器，振蕩頻率為1KHz,那么選用3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74LS90可以完成上述功能。因?yàn)槊科瑸槭种环诸l，3片級(jí)聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)所需要的頻率信號(hào)，即第一片的QA端輸出頻率為500Hz,第二片的QD輸出為100Hz,第三片的QD輸出為1Hz。3.2.3時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)局部。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器，但是這里面的要求是12進(jìn)制的。其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。本實(shí)驗(yàn)采取了74LS90用兩塊芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)來(lái)產(chǎn)生60進(jìn)制和24進(jìn)制秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無(wú)需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將Ｑ0與CP1〔下降沿有效〕相連即可。CP0〔下降沒(méi)效〕與1HZ秒輸入信號(hào)相連，Ｑ3可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的CP1相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接，其中Ｑ2可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的CP0相連。分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，也是分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Ｑ3作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的CP0相連，分十位計(jì)數(shù)單元的Ｑ2作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的CP0相連。60進(jìn)制的連接如圖4所示。時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以在兩塊74LS90構(gòu)成的100進(jìn)制中截取12，就得在12的時(shí)候進(jìn)行異步清零。12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如下圖。12進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路60進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路3.2.4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用74LS47作為顯示譯碼電路，選用74LS546八段共陽(yáng)LED數(shù)碼管作為顯示單元電路，如下圖。3.2.5校時(shí)電源電路當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。對(duì)校時(shí)的要求是：在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的運(yùn)行；在分校正是不影響小時(shí)和秒的正常運(yùn)行。另外，校時(shí)還有快校時(shí)和慢校時(shí)兩種，“快校時(shí)〞是:通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，是計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)；“慢校時(shí)〞是手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖做校時(shí)脈沖。這里采用“快校時(shí)〞方式的校時(shí)電路，如下圖，電路有74LS00和74LS04以及電阻，電容開(kāi)關(guān)等組成。其中，J1為校分的控制開(kāi)關(guān)，J2為校時(shí)的控制開(kāi)關(guān)。校時(shí)電路采用分頻電路輸出的1Hz的脈沖，當(dāng)J1或J2分別為0的時(shí)候可以進(jìn)行快校時(shí)，如果校時(shí)脈沖有單次脈沖產(chǎn)生器提供，那么可以進(jìn)行慢校時(shí)。校時(shí)電路3.2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能，即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示。根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開(kāi)始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分51秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。報(bào)時(shí)電路選74HC30，作為選蜂鳴器為電聲器件，選用CC4016模擬開(kāi)關(guān)作控制，使蜂鳴器可以一響一停。如下圖。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路4.電路的安裝與調(diào)試在完成了理論設(shè)計(jì)的根底上，進(jìn)行對(duì)自己設(shè)計(jì)不大肯定的電路，利用軟件Multisim進(jìn)行模擬，根據(jù)成功與否再進(jìn)行修正之后，開(kāi)始電路的安裝和調(diào)試。在拿到了工具的和器材之后，首先對(duì)各元器件進(jìn)行測(cè)試，檢查是否芯片存在問(wèn)題。在確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題之后，就可以按照布線方案來(lái)進(jìn)行布線了。我的布線方案：首先安裝驅(qū)動(dòng)和計(jì)數(shù)模塊。對(duì)譯碼驅(qū)動(dòng)電路和計(jì)數(shù)電路同時(shí)布線，但是，先只進(jìn)行它的一個(gè)顯示管和一塊74LS48和一塊74LS90〔秒的個(gè)位〕安裝，當(dāng)驗(yàn)證產(chǎn)生的計(jì)數(shù)沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，才盡一步對(duì)它進(jìn)行擴(kuò)展，安裝秒的十位，分的個(gè)位和十位，以及時(shí)的個(gè)位和十位，并進(jìn)行檢驗(yàn)，為什么不安裝完驅(qū)動(dòng)模塊再進(jìn)行計(jì)數(shù)模塊的安裝呢？我認(rèn)為這樣可以方便我們的檢驗(yàn)〔當(dāng)然我的檢驗(yàn)脈沖現(xiàn)在不一定是1HZ的，所以我利用面包板上自帶的脈沖輸出〕，當(dāng)裝完了那么一個(gè)龐大的電路后，一旦哪里出錯(cuò)，進(jìn)行檢查怎么說(shuō)也是個(gè)難事。其次安裝的是晶體振蕩電路電路。按照理論設(shè)計(jì)和已經(jīng)在Multisim軟件中驗(yàn)證過(guò)的電路進(jìn)行安裝，當(dāng)然實(shí)際安裝中有不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題可能發(fā)生，我才用示波器來(lái)觀察，果然，象設(shè)計(jì)和預(yù)料的那樣，1HZ的脈沖波形出現(xiàn)。再次安裝的模塊是校時(shí)模塊。接出如圖的電路然后和計(jì)數(shù)模塊相連接。在這個(gè)連接中，我們?cè)瓉?lái)的設(shè)計(jì)的是采用單刀雙制開(kāi)關(guān)，但是由于在實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有這樣的開(kāi)關(guān)，我們的設(shè)計(jì)只好稍微做下修改，這樣的設(shè)計(jì)我覺(jué)得在數(shù)字電子的設(shè)計(jì)中是常見(jiàn)的。一種典型的接法。最后要接的是正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。這個(gè)局部是我們平時(shí)沒(méi)怎么實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)過(guò)的局部，說(shuō)實(shí)際的，在做這個(gè)設(shè)計(jì)之前，心理真的沒(méi)有底到底蜂明器是怎么工作的，怎樣去驅(qū)動(dòng)它才能讓它正常工作。第一個(gè)在我腦海里產(chǎn)生的利用555接一個(gè)電子琴電路，再加上模擬開(kāi)關(guān)來(lái)選擇上下聲音，理論上設(shè)計(jì)沒(méi)問(wèn)題，也對(duì)它包有很大的信心。但是在實(shí)習(xí)的過(guò)程中，在做這個(gè)人的時(shí)候，到中午了，于是我回來(lái)了，我想利用Internet搜索點(diǎn)對(duì)自己的設(shè)計(jì)有用的信息來(lái)，偶爾的一個(gè)蜂明的電路啟發(fā)了我，那就是現(xiàn)在如設(shè)計(jì)圖紙中的那個(gè)報(bào)時(shí)電路。不過(guò)，先發(fā)現(xiàn)報(bào)時(shí)電路聲音比較的低，于是我決定見(jiàn)效電阻使聲音適宜。完成了布線的過(guò)程之后，就是一個(gè)綜合的測(cè)試，由于在各個(gè)模塊的安裝，布線的認(rèn)真和有條理性，綜合測(cè)試，一次成功，本人認(rèn)為較為不錯(cuò)！而且就整個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)由于設(shè)計(jì)的原理時(shí)的態(tài)度的認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)和對(duì)這次實(shí)習(xí)的重視，以及考慮問(wèn)題的全面和方案的多樣性，使得裝配，布線，和調(diào)試幾乎沒(méi)有什么大問(wèn)題難倒我，一切都還比較的順利和成功。5.數(shù)字鐘仿真圖總體電路圖：圖〔1)分頻后輸出的波形：圖〔2)仿真開(kāi)始后，數(shù)碼顯示管的顯示，可以清零：圖〔3〕調(diào)用邏輯分析儀，在59分50秒時(shí)輸出高電平，此時(shí)蜂鳴器響，持續(xù)十秒：圖〔4〕此時(shí)即將結(jié)束響鈴：圖〔5〕圖〔1〕圖〔2〕圖〔3〕圖〔4〕圖〔5〕6.元件清單74LS集成塊6塊電阻3.3k的四塊，10k的一塊共陰七段數(shù)碼管6塊電容10nF的3塊，100nF的一塊74LS90集成塊6塊蜂鳴器一塊74LS00集成塊4塊示波器一臺(tái)74LS04集成塊3塊邏輯分析儀一臺(tái)7.總結(jié)與心得體會(huì)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、數(shù)字電路系統(tǒng)的組成與類別1．?dāng)?shù)字系統(tǒng)的組成在電子技術(shù)領(lǐng)域里，用來(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、加工、傳送、運(yùn)算和處理的裝置稱為數(shù)字系統(tǒng)。一個(gè)完整的數(shù)字系統(tǒng)往往包括輸入電路、輸出電路、控制電路、時(shí)基電路和假設(shè)干子系統(tǒng)等五個(gè)局部。各局部具有相對(duì)的獨(dú)立性，在控制電路的協(xié)調(diào)和指揮下完成各自的功能，其中控制電路是整個(gè)系統(tǒng)的核心。當(dāng)然，并非每一個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)都能嚴(yán)格劃分成五個(gè)組成局部。(1)輸入電路輸入電路的任務(wù)是將各種外部信號(hào)變換成數(shù)字電路能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。外部信號(hào)通?？煞殖赡M信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)兩大類，如聲、光、電、溫度、濕度、壓力及位移等物理量屬于模擬量，而開(kāi)關(guān)的閉合與翻開(kāi)、管子的導(dǎo)通與截止、繼電器的得電與失電等屬于開(kāi)關(guān)量。這些信號(hào)都必須通過(guò)輸入電路變換成數(shù)字電路能夠接受的二進(jìn)制數(shù)。(2)輸出電路輸出電路將經(jīng)過(guò)數(shù)字電路運(yùn)算和處理之后的數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)或開(kāi)關(guān)信號(hào)去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，在輸出電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間常常還需要設(shè)置功放電路，以提供負(fù)載所要求的電壓和電流值。(3)子系統(tǒng)子系統(tǒng)是對(duì)二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算以及信號(hào)傳輸?shù)裙δ艿碾娐?，每個(gè)子系統(tǒng)完成一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，即某種局部的工作。子系統(tǒng)又常稱為單元電路。(4)控制電路控制電路將外部輸入信號(hào)以及各子系統(tǒng)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行綜合、分析，發(fā)出控制命令去管理輸入、輸出電路及各個(gè)子系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)、有條不紊地工作。(5)時(shí)基電路時(shí)基電路〔短形波發(fā)生器〕產(chǎn)生系統(tǒng)工作的同步時(shí)鐘信號(hào)，使整個(gè)系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的作用下一步一步地順序完成各種操作。2．?dāng)?shù)字系統(tǒng)的類型(1)在數(shù)字電路系統(tǒng)中，有的全是由硬件電路來(lái)完成全部任務(wù)，有的除硬件電路外，還需要加上軟件，即使用可編程器件，采用軟硬結(jié)合的方法完成電路功能。后者的功能要比前者強(qiáng)得多，而且能使硬件投資減少，使用靈活方便，是數(shù)字電路應(yīng)用的一個(gè)重要方面。根據(jù)系統(tǒng)中有無(wú)可編程器件，數(shù)字系統(tǒng)可分為可編程和不可編程兩大類?？删幊唐骷畹湫偷氖俏⑻幚砥鳎黄⑻幚砥髋渖霞僭O(shè)干外圍總片構(gòu)成硬件電路，再加上相應(yīng)的軟件就可以構(gòu)成一個(gè)功能很強(qiáng)的應(yīng)用系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是單純的硬件電路無(wú)法比較的。除微處理器之外，如存貯器ROM、EPROM、E2PROM、RAM、可編程邏輯陣列PAL、通用可編程門陣列GAL，以及各種可編程接口電路，這些器件的功能均可以通過(guò)軟件來(lái)設(shè)置。一片GAL就能代替20～50片小規(guī)模集成芯片，而且可以使系統(tǒng)的可靠性大大提高，可見(jiàn)可編程芯片的功能之神奇，因而，在當(dāng)今的應(yīng)用中倍受歡送。(2)由于微處理器在可編程器件中具有一定的特殊性，因而，根據(jù)系統(tǒng)中是否使用微處理器，又可將數(shù)字系統(tǒng)分成有微處理器控制和無(wú)微處理器控制兩大類。以微處理器為核心的數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，但本教材的設(shè)計(jì)課題均不涉及微處理器。(3)根據(jù)數(shù)字電路系統(tǒng)所完成的任務(wù)性質(zhì)還可將其分成數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)三大類，三者各有自己的特點(diǎn)。二、數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟由于每個(gè)課題的設(shè)計(jì)任務(wù)各不相同，那么設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)規(guī)模有大有小，電路的結(jié)構(gòu)也有繁有簡(jiǎn)。而課程設(shè)計(jì)中一般只能做規(guī)模不大的小系統(tǒng)，在應(yīng)用中，小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是很有用處的。而目，掌握了數(shù)字小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以為更大規(guī)模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定根底。無(wú)論系統(tǒng)規(guī)模的大小，其上計(jì)步驟是大體一致的。1．分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)具體做設(shè)計(jì)之前，必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等。分清楚要設(shè)計(jì)的電