数字电子技术设计报告电子版.doc

吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院 数字电子技术课程设计报告 设计题目：多功能数字时钟的电路设计 专业班级：自动化141 学生姓名：王天 学 号：201416666 指导教师：韦大川 设计时间： 2016.06.20－2016.07.01 多功能数字钟的电路设计报告 一、设计任务及要求 1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。 2.具有校时功能，可分别对“时”、“分”进行单独校时。 3.能用硬件成功实现以上各功能。 二、设计的作用、目的 1. 掌握数字钟的设计、组装与调试方法。 2. 熟悉集成电路的使用方法。 三、设计过程 1.方案设计与论证 （1） 总体电路分析 总体电路设计是将单元电路模块小时计时电路、分钟计时电路、秒计时电路、校时选择电路、整点译码电路、闹钟电路等模块连接在一起，外接输入开关和输出显示数码管构成。总体结构图如下： （2） 仿真分析 单击运行按钮，可观测仿真结果。电路能完成显示计时、校时、整点报时以及闹铃等功能。 ①计时功能。当开关S1、S2都处于左边触点时，数字时钟工作于计时状态。此时，电路中的秒计时电路、分计时电路以及小时计时电路分别对秒脉冲、分脉冲和小时脉冲进行计数。计数结果经数码管显示计时时间值。 ②校时功能。当开关S1、S2都处于右边触点时，数字时钟工作于校时状态。按瞬态按钮B键，可以选择对“小时”、“分钟”和“秒钟”进行校时。校时时通过开关S3（按C键）手动输入校时时间。 ③整点报时功能。整点译码电路通过识别整点时间，产生整点报时信号。当前时间为零点时，会产生整点报时，此时探针会亮，蜂鸣器会响。 ④闹钟报时功能。通过校时功能将“小时”、“分钟”和“秒钟”设定在某一时间点，然后重新校时，调整到设定点以前的某一时间，当时钟到达设定点时，信号灯会亮，并且蜂鸣器会响。 （3） 仿真说明 ①因版面有限，总设计图并未纳入本设计报告中，而是在此之外通过PROTELL画图，用A4纸另外打印。这样看图较为清晰。 ②采用总线方式，使信号线连线简介、美观，电路可持续性强。 2. 电路设计计算与分析 （1） 小时计时电路。小时计时电路如下图： 该电路用两片74LS160构成二十四进制计数器，与非门74LS00D构成译码电路，该译码电路能识别代码“24”，输出信号使～CLR=0，计数器的计数值被置0.所以，整个计数器的技术状态图为00至01至02至?至23至24（暂态）至00至01至?，共有24个稳定状态。小时计时电路的封装模块如下图： 5 其引脚功能如表： （2） 分钟计时电路。分钟计时电路如下图： 该电路用两片74LS160构成六十进制计数器，与非门74LS00D构成译码电路，该译码电路能识别代码59。整个计数器的计数状态图为00至01至?至58至59至00?,共有60个稳定的状态。其封装引脚同小时计时电路。分钟计时电路的封装模块如下图： 其引脚功能如下表： （3） 秒钟计时电路。秒钟计时电路如下图： 该电路用两片74LS160构成六十进制计数器，与非门74LS00D构成译码电路，该译码电路能识别代码59。整个计数器的计数状态图为00至01至?至58至59至00?,共有60个稳定的状态。其封装引脚同小时计时电路。秒钟计时电路的封装模块如下图： 其引脚功能如下表： （4）?校时选择电路。校时选择电路如下图： 校时选择电路用计数器74LS160和译码器74LS138组成，计数器74LS160设计为三进制计数器，译码器的输出为反变量，其输出要接反向器。校时选择电路的封装模块如下图： 其对应的封装引脚如下表： TIMESET：接瞬态开关，可手动选择校时信号。当校时信号HOUR=1、MIN=0、SEC=0时（选中“小时”计时电路，表示对“小时”进行校时）；单击一次开关按钮，可使校时选择信号变为HOUR=0、MIN=1、SEC=0（选中“分钟”计时电路，表示对“分钟”进行校时），再单击一次开关按钮，可使校时选择信号变为HOUR=0、MIN=0、SEC=1（选中“秒”计时电路，表示对“秒”进行校时），这样可手动设置系统的时、分和秒。 （5） 整点译码电 整点译码电路的作用是识别整点时间信号，以实现整点报时的功能。整点时间信号的特征是零分，零分作为数字量来说，是一个代码，用门电路组成的译码电路可识别一个代码。整点译码电路如下图： 其封装模块如下图： 其引脚功能功能如表： （6） 定时比较电路（闹钟电路）。 定时比