数字电子技术设计报告.docx

目录第一章 设计目的.2第二章 设计任务.2第三章 月日时钟电路的实现.2 3.1时分秒 .2 3.2星期 .2 3.3月日 .3第四章 设计电路的分析.3 4.1 总体设计思路. .3 4.2 各模块的设计. .3 42.1子模块秒的设计.3 42.2子模块分的设计.5 42.1子模块时的设计.5 42.1子模块星期的设计及与时分秒的链接 .6 42.1子模块月日的设计.7 42.1关于星期日月的调节.10第五章 总电路的设计.10第六章 设计心得.11 第七章 设计元件.14 7.1元件清单. .14 7.2 各元件真值表及引脚图. .15 7.3 原理统计报告. .16第八章 参考文献. .17附录1：总电路图一、 设计目的l 本电路设计主要为实现以下目的l 增强对数字电子技术课程相关知识的了解及掌握l 学习相关软件的使用方法l 锻炼自己对简易电路的设计能力二、 设计任务l 利用 Multisim 设计电子电路l 功能划分l 时间功能: 显示24小时进制的时分秒电路l 月日和星期功能: 星期能够显示周一到周日,月和日能够显示1到12月并能根据大小月分别进行28天、30天、31天的显示三、 月日时钟电路的实现l 时分秒 l 星期l 月日四、 设计电路的分析l 总体设计思路 数字式电子表电路总体可看成由年、月、日、星期、时、分、秒七大模块组成，每个子模块分别有显示部分和计数进位两大部分，可先分别设计这七大模块，之后再进行电路拼接、封装，并总体实现清零、停止、启动、调整功能。 其中我主要用到的元器件有74LS160同步十进制计数器芯片，主要用来实现计数及进位的功能，以及LED数码管，主要用来实现显示功能。总体的清零、启动功能则通过高、低电平选择性接到CLR端来进行实现。停止功能由高、低电平选择性接到ENP使能端来进行实现。在实现调整功能上，我使用了一个74LS153数据选择器，通过选择年、月、日来进行单步调节l 各功能模块儿的设计l 子模块秒的设计秒模块可从059计数，即一个60进制带显示功能的计数器，所以在设计此模块时我使用了两个74LS160十进制计数器及两个LED显示元器件。其中74LS160中的QA,QB,QC,QD端口分别接到LED元器件的1,2,3,4端口中，用来实现计数器的显示功能，将一个方波脉冲接到低位74LS160计数器的CLK端，当方波周期为1S时，可实现秒表的计时功能。低位的计数器的进位端RCO接到高位计数器的CLK端，表示当进行进位时，高位计数器计数，又注意到CLK端为低电平触发，所以在电路中加了个非门，使RCO进位端的高电平转换为低电平，这样就将两个计数器连接起来了。因为74LS160本身即为同步十进制计数器，所以低位的计数器模块我们可以不用管置数端LOAD及清零端CLR，到9后会自动进位，并重新从0开始计数，直接将他们接入高电平VCC即可，但是高位的74LS160是0-5的六进制计数器，我们需要对CLR端进行设计和使用。我采用了一个与非门（NAND2），接到QB,QC端，再接入CLR端，表示当计数器输出为0110时（即6时），CLR端为低电平，计数器清零。图表 1l 子模块分的设计分模块和秒模块本质的设计思路是一致的，都是059的60进制计数器，只不过分模块的低位计数器中，CLK端口接秒模块高位计数器的进位端“与非门”输出端。图表 2l 子模块时的设计小时模块是一个023的24进制计数器，低位计数器设计思路与分和秒模块是完全相似的，高位计数器唯一不同的地方就是当总体计数为0010 （2）0100（4）时，实现清零功能。图表 3l 星期模块的设计，以及星期、时、分、秒模块的串接由于星期模块是一个1-7的七进制计数器，所以只需要一个74LS160和一个LED显示元器件就可以了。但由于是从1开始循环计数，所以不能使用CLR清零端，需要利用LOAD置数端来实现。令B,C,D端接地，A端接VCC高电平，当LOAD端送入一个低电平触发时，表示计数从置数0001重新开始。又用了一个与或门（NAND3），分别连接QA,QB,QC端，并送入LOAD置数端，表示当计数为0111（7）时，置数端送入一个低电平进行触发。图表 4l 子模块日、月的设计以及通过月份判断日期为31,30或28天因为日、月模块之间有一个判断月份的问题，所以将这两个模块一起设计了。先设计月模块，这个模块是一个1-12的12进制计数器，同星期模块一样是用LOAD置数端实现的，因为是12进制计数器，所以需要两个74LS160芯片以及两个LED显示元器件，但不同的是在这里将所有计数器的CLK端统一接一个方波脉冲，将低位计数器的进位端接到高位的ENP,ENT使能端，即表示当低位计数器有进位时，高位计数器开始工作计数。具体电路图如下，其中方波脉冲在日期模块下，在此电路部分截取图中没有显示，当计数器为0001（1） 0010（2）时进行置数。日期模块实际是一个1-28or30or31的计数器，所以同样需要两个74LS160芯片以及两个LED显示元器件。同月份模块一样，所有计数器CLK统一接到一个方波脉冲上，通过进位端与高位计数器的使能端相连来进行计数进位功能。123456789101112高位计数器QA000000000111低位计数器QD000000011000低位计数器QC000111100000低位计数器QB011001100001低位计数器QA101010101010 比较复杂的地方是关于对月份的判断来进行28or30or31天的进制循环。在这里我是通过找规律的方法来进行实现的，先看月份模块中关于12个月的表示： 我们可以看出，当高位计数器QA和低位计数器QD都为0时，低位计数器的QA为1的月份都是31天，当高位计数器QA和低位计数器QD当中有一个为1时，低位计数器的QA为0的月份都是31天。通过找规律，我们可以利用各种门电路的组合连接，将31天的月份选择出来。 判断日期为30天的月份时，我们可以在前面选择31天月份后加个非门，表示除了31天的月份就是30天的月份。2月这个特例可以单独挑出来，虽然2月份按照前面的思路是包含在30天循环（30进制计数器）当中，但是我们单独将它拿出，做一个28天循环（28进制计数器）的电路，其优先级在30循环之前，所以不用考虑如何在判断30天的月份中排除它的问题。将这三种情况分别与其31、30、28进行置数的电路连接起来，用一个AND3连接到日期模块两个计数器的LOAD置数端，就可完成月、日模块的判断设计了。图表 5 （日）图表 6 （月）l 关于日月星期的调整图表 7 (开关调节)单独及一个单刀双掷开关,具体调节方法如下,开关掷到左端时,电路正常工作,开关掷到右端时,对月日星期进行调节五、 总电路设计总体拼接, 只要将年月日模块的方波脉冲换成时的进位端即可。整体设计图图表 8 (整体电路图)六、 设计心得数字电子技术作为我们的主要专业课之一，在这次课程设计后我发现自己在一点一滴的努力中对十字电子技术的兴趣也在逐渐增加。 这次数字电子技术课程设计我们历时三个星期，在我们班里虽然完成的不算优秀，但经过这两个星期的实践和体验下来，我们收获很多，因为对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能! 三个星期前我们还在为到底选那个课题而犹豫，最后在多次尝试下选定了这个课题，但是随之而来的问题却远比我们想象的要困难的多，我没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常需要耐心和精力在三个星期后的今天我已明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，更重要的是同学间的团结，虽然我们这次花去的时间比别人多，但我相信我们得到的也会更多! 作为一名测控技术与仪器专业的大三学生，我觉得做数字电子技术课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的基石和入门知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。 在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做数字电子技术课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：Multisim软件和数字电路知识等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。后，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用芯片的内部结构有一个系统的了解，知道该芯片内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的工作流程图；在设计时，不能妄想一次就将整个电路设计好，反复修改、不断改进是电路设计的必经之路；要养成注释电路图及导线的好习惯，一个电路图的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。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。我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为一名测控专业的学生，数字电子技术的课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。小组人员的配合相处，以及自身的动脑和努力，都是以后工作中需要的。七、 元件设计l 元件清单图表 9 （元件清单）数量描述图中表示封装市场价格474LS, 74LS160NU1, U2, U6, U7IPC-2221A/2222NO164174LS, 74LS01DU5IPC-7351DO141274LS, 74LS08DU16, U20IPC-7351DO141174LS, 74LS00DU17IPC-7351DO141174STD, 7410NU23IPC-2221A/2222NO141274STD, 7440NU24, U25IPC-2221A/2222NO145574LS, 74LS04DU10, U22, U31, U32, U56IPC-7351DO141274STD, 7408NU26, U27IPC-2221A/2222NO141274STD, 7432NU28, U29IPC-2221A/2222NO142174LS, 74LS02DU30IPC-7351DO141174LS, 74LS32DU19IPC-7351DO141274LS, 74LS28NU18, U21IPC-2221A/2222NO1411CMOS_5V, 4075BD_5VU33IPC-2221A/2222SOT-7321CMOS_5V, 4072BD_5VU34IPC-2221A/2222SOT-732774LS, 74LS160DU11, U40, U41, U42, U43, U44, U45IPC-7351DO164174LS, 74LS10NU13IPC-2221A/2222NO141674LS, 74LS48DU14, U35, U36, U37, U38, U39IPC-7351DO164574LS, 74LS03DU51, U52, U53, U54, U55IPC-7351DO1411SPDT, S1GenericSPDT3l 各元件真值表及引脚图图表 10 (74LS160)计数顺序电路状态等效十进制进位输出CQ3Q2Q1Q00000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191图表 11 (74LS48)序号输入输出LTRBIBI/RBODCBAabcdefg011100001111110111100010110000211100101101101311100111111001411101000110011511101011011011611101100011111711101111110000811110001111111911110011110011 图表 12 (74LS160引脚) 图表 13 (74LS48引脚)l 原理统计报告名称数量元器件67真实元器件47虚拟元器件20栅极29网络126网络中的管脚504未连接的管脚8总管脚数512页1层次块实例0唯一层次块0支电路实例0唯一支电路0八、 参考文献王连英基于Multisim10的电子仿真实验设计北京：邮电大学出版社2009李庆常 数字电子技术基础 第三版 机械工业出版社黄培根Multisim10仿真和业余制版实用技术北京：电子工业出版社2008附家才电子工程实践技术北京：化学工业出版社2003康华光模拟电子技术基础第四版北京：高等教育出版社，2006秦曾煌电工学。第六版.北京：高等教育出版社，2004李良荣EWB9电子设计技.北京：机械工业出版社，2007http:/www.doc88.com/p-18560782163.htmlhttp:/www.docin.com/p-56953808.htmlhttp:/www.838dz.com/ad/74HC/966.htmlhttp:/ask.cucdc.com/question/291.htmlhttp:/www.docin.com/p-58678895.htmlhttp:/www.picavr.com/news/2009-01/8736.htmhttp:/wenku.baidu.com/view/7347bdd8ad51f01dc281f126.html