哈工大电工综合设计-01.docx

一.数字电子钟一、设计要求：设计一个数字电子钟电路——（1）能用六个数码管分别显示小时（24小时制）、分钟、秒；（2）能分别对时、分、秒预置初始时间。如图综合图1所示。二、设计方案：1. 设计方案分析与选择 解读设计要求可以发现，电路需要六个LED数码管，据此可将电路分成六个部分，每部分结构相似。每个数码管需要一个驱动：集成七段显示译码器，还需要同步集成计数器来进行计数，计数器与译码器之间用与非门电路连接，相邻两部分电路之间也用与非门电路连接。2. 工作原理（1）总体电路由6部分组成，每部分包括七段共阳极LED数码管、限流电阻R、集成七段显示译码器74LS47、同步集成计数器74LS161以及门电路和按钮，依次用来显示时、分、秒的个位与十位（如图2）。图 2（2）用以显示个位的74LS161设置为十进制，显示分、秒的十位的74LS161为六进制，显示时十位的74LS161为二进制，显示小时的两个74LS161又整体构成二十四进制（如图3）。图 3（3）相邻的74LS161之间的进位通过一个“或”门，可以实现既能由下一位直接进位，也能手动置位，手动置位通过按钮实现，可对每一个LED显示器进行置位（如图4）。图 4（4）通过两个可控单刀双掷开关可以控制电路进入计时显示状态与时间预置状态，当开关KM接脉冲且开关KMM接低电平时可计时显示，此时按钮不起作用；当开关KM接按钮且开关KMM接高电平时可手动预置，此时计时停止（如图5）。 手动预置 计时显示图 53. 元器件选择及参数计算(1) 七段共阳极LED数码管 ×6(2) 七线限流电阻×6(3) 集成七段显示译码器74LS47×6(4) 同步集成计数器74LS161 ×6(5) 与非门74LS00 ×6(6) 非门74LS04 ×6(7) 或门74LS32 ×5(8) 按钮 ×6(9) 5V恒压源 ×1(10)数字高电平 ×1(11)数字脉冲 ×1(12) 数字接地 ×1(13) 单刀双掷开关 ×2(14) 导线若干参数选择：限流电阻阻值100Ω，数字脉冲频率500Hz。三、设计电路：图 6四、设计总结：调试过程中碰到的问题：调试过程中数码管始终不显示数字；设计预置功能时出现切换单刀双掷开关后电路失灵的情况；显示数字跳动过快；对所遇到问题的分析、处理、解决方法：调整限流电阻阻值，初始值1kΩ过大，调为100Ω；调整两个单刀双掷开关的步调以满足切换要求；调整数字脉冲频率，初始值1kHz过高，调为500Hz；图示如下： 1） 2） 3）图 7设计的心得体会：这个电路是在得到了同学的指点之后设计出来的，总体感觉还比较满意，唯一不足之处在于计数小时的两个计数器在构成24进制时用的是反馈复位而不是同步预置（从图3中可以看出），这会使数码管在计数到23:59:59时瞬间跳动一下。通过设计该电路，我加深了对74LS47、74LS161的理解以及对与非门电路的运用，同时更增加了运用multisim的熟练度，收益良多。