加载中…数电课程设计数字计时器
(2011-09-11 22:16:04)
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杂谈 |
目录
一．前言………………………………………………………………… 2
二．任务分析……………………………………………………………2
三．各子单元电路选择与设计…………………………………………3
3.1各子单元电路选择…………………………………………………3
3.2 单元电路设计………………………………………………………5
3.2.1 计数器……………………………………………………………5
3.2.2秒脉冲发生器…………………………………………………… 6
3.2.3校分电路…………………………………………………………7
3.2.4整点报时电路…………………………………………………… 8
四．电路工作原理……………………………………………………… 8
4.1总体电路图…………………………………………………………8
4.2各电路工作原理……………………………………………………10
4.2.1计数器………………………………………………………… 10
4.2.2信号发生电路………………………………………………… 11
4.2.3校分电路……………………………………………………… 11
4.3总体电路调试…………………………………………………… 11
五．体会…………………………………………………………………12
六．参考资料………………………………………………………… 14
七．元器件清单………………………………………………………14
一．前言：
经过了一学期数字电路的学习，我了解了数字电路设计的一些基本知识。再加上平时的一些实验课，是我逐步学会了自己设计一些简单的数字器件。俗话说实践是检验真理的唯一标准，现在就是检验我们学习成果的时候了。学期开始数电老师布置了这学期的课程设计，根据设计任务要求，综合运用数字电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成设计课题，如电子时钟，交通灯，抢答器………本次课程设计目的1 了解数字计时器的组成及工作原理；2. 熟悉中规模集成电路的应用；3. 掌握数字计时器的设计和实验；4. 了解简单数字系统实验，调试及故障排除的方法。从而进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用原则。学会电子电路的连线安装和调试技能。
二．任务分析：
根据设计任务要求，通过独立思考，深入研究课程设计中遇到的问题，综合运用数字电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成设计一个数字计时器，可以完成0分00秒-9分59秒的计时功能且及时准确，并在控制电路的作用下具有开机清零、快速校分、整点报时的功能。
总体方案设计草图：
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显示 |
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译码 |
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译码 |
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显示 |
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分计数 |
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秒十计数 |
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校分计数 |
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显示 |
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译码 |
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秒个计数 |
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秒脉冲发生电路 |
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整 点 报 时 |
三．各子单元电路选择与设计
数字计时器主要由译码显示器、分计数器、秒计数器、秒脉冲发生电路、校分电路以及整点报时电路组成。“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”采用十进制计数器，电路显示最大到9分59秒，通过LED七段显示器显示出来。
1.秒的个位与分的个位用十进制加法计数器74LS90D来实现。
如图（1）INA接外脉冲信号，INB接输出端QA，实现十进制加法计数；74LS90D有异步清零功能（R01,R02控制）和置数功能（R91,R92控制）
图（1）
2 .秒的十位用六进制/十二进制计数器74LS92D来实现。
如图（2）INA接外脉冲，ＩＮB接进位信号，实现六进制加法计数；R01、R02同为1时，实现异步清零。
图（2）
3.秒脉冲发生电路元件：
如图（3）用555定时器构成的多谐振荡器产生秒脉冲，f=1HZ。频率f=1.43/（R1+2R2）C，通过调节电阻、电容的值就可以得到不同频率的脉冲信号。
图（3）
4.校分电路元件：
二输入与非门、电阻以及开关。
5.整点报时电路元件：
二输入与门与扬声器。
3.2 单元电路的连接方法
3.2.1 计数器
1.秒个位的实现电路如图（4）
ＩＮA外接秒脉冲信号，QD向秒十位输出进位信号。
图（4）
2.秒十位的实现电路如图（5）
ＩＮA外接秒脉冲信号，ＩＮB接秒个位的输出QD。
图（5）
3.整个计数电路的实现如图（6）
图（6）
“分计数器”的INB接自身的输出QA，INA接秒十位的输出QD产生的进位信号，整个电路就可实现0分00秒——9分59秒的计时。
3.2.2 秒脉冲发生器
利用555定时器构成的多谐振荡器产生秒脉冲,即f=1HZ。
图（7）
3.2.3 校分电路
当刚接通电源或计时出现误差时，都需要对时间进行校正。
图（8）
3.2.4 整点报时电路
图（9）
四.电路工作原理
4.1总体电路图 将各子电路合理连接起来构成总体电路
图（10）
4.2各电路工作原理：
4.2.1计数器
图（11）
1）从左到右，分别是分个位、秒十位、秒个位，输出分别接到LED七段显示器，显示当前的计数状态。秒十位的INA和秒个位的INA都接外部的脉冲信号，秒个位的INB接自身的输出QA构成十进制计数器；秒十位的INB接低位的进位信号，即秒个位的输出QD，从而实现六十进制的输出；分个位的INA接低位的进位信号（秒十位的输出QD），INB接自身的输出QA，实现十进制计数；各清零端（R01，R02）和置数端（R91，R92）都不接，正常情况下让计数器一直处于计数状态。当外接上秒脉冲信号后整个电路从0分00秒开始计时，最大到9分59秒。
2）再在异步清零端（R01，R02）添加上开关，实现开机清零功能。
4.2.2.信号发生电路
如图7
555定时器构成的多谐振荡器产生秒脉冲，其中的外接电阻R1，R2和电容C是定时元件，周期T=0.7（R1+2R2）C，调节电阻或电容的值就可在输出端得到不同宽度的矩形波脉冲信号。取R1=10 K Ohn,R2=72 M Ohm,C=0.01uF，得到1S的脉冲输出到秒个位的INA。
3.2.3.校分电路（如图 8）
K是分校正开关，不校正时，K是闭合的。当校正时，将K开关打开，然后拨动E开关，来回波动一次，分位就增加1，根据需要去拨动开关的次数，校正完毕后把开关K闭合上。
3.2.4.报时电路（如图 9）
利用指示灯的熄灭表示计数到整点，每隔十分钟灯亮一次。也可以利用扬声器来实现整点报时
4.3 总体电路的调试
将调解好的各模块连接起来，构成数字计时器的整体电路图。接通电源，计时器开始计时，分别测试计时器是否达到设计要求，具有0分00秒——9分59秒的计时功能且及时准确以及开机清零、快速校分、整点报时的功能。
1.按下键Space,看能否清零；
2.按下开关E，打开开关K，来回拨动E，看能否校分；
3.当计时器计时到9分59秒后指示灯时候闪亮，已达到10分钟报一次时。
若有功能不能正确实现，检查各模块合并的连线，排查出错误并解决。
五．体会
从实验的初步设计到调试验证，我遇到过不少问题，有时候很无助、气馁、烦躁，但是在老师、同学的帮助下，以及查阅资料，最后终于成功了。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在短短的两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做数电课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。因为以前对Multisim一点都不了解，对里面的元件也不清楚，刚开始时完全没有头绪，为实现一个六十进制就花了两天的时间。
通过这次试验，虽然短暂但是让我得到多方面的提高，但我学会了好多以前不知道的、知道却只是一知半解的知识，更多的体会是理论和实践之间的差距是我无法想象的，以前的幼稚想法再做了这次的试验之后都被无情的击溃了，我终于明白为什么老师说那些定律、定理都是前人经过无数次的试验才得出来的，原来想当然真的会把人带进深渊之中的。这次试验让我明白查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。
这次课程设计让我获得了更多的知识与能力，让我为今后的人生注入了新的能力，让我更有信心去面对以后的困难与挫折。
六．参考资料
1.艾永乐 付子义. 《数字电子技术基础》.北京.中国电力出版社，2008
2. 章继涛 韦友春.《电工电子技术实验教程》.北京：北京理工大学出版社，2007
七．元器件清单
数字探头一个、十六进制显示管3个、开关6个、74LS90D芯片2个、74LS92D芯片1个、555芯片一个、10nF电容器2个、10Kohn电阻4个、72Mohn电阻1个,与门电路3个、非门电路4个、与非门电路3个http://s2/middle/68e3b6f74acab2bb37341&690
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