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数字电路设计实验报告
引言
本课程是面向智能车制作的课程,但是主要讲述的是一些关于
智能车制作的一些最基本的基础知识。比如说一些单片机的知识和一
些相应数字电路的知识。故我在这里利用一些所学的知识来设计一个
数字时钟。该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示
器组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统
的精度,这里用多谐振荡器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”,
“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,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用
60 进制计数器,每累计 60 分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号
将被送到“时计数器”。“时计数器”采用 24 进制计时器,可实现对
一天 24 小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的
输出状态送到七段显示译码器进行译码,通过六个七段数码管显示出
来。
本作品的主要设计目的是熟练使用 555 定时器构成多谐振荡器
的方法,掌握使用 74LS160 构成 60 进制计数器的方法以及使用
74LS160 构成 24 进制计数器的方法,理解在实际的设计电路中电压
电流关系对整个电路功能的实现所具有的重要性。
关键词:数字电子钟;555 定时器;60 进制计数器;24 进制计
数器;共阳极七段数码管;74LS47 译码器;
第一章:设计方案的选择
数字电子技术的复杂性和灵活性决定了数字电子钟的设计方案
有多种,以下是本设计的方案选择。
1、信号源的选择
多谐振荡器,信号发生器,脉冲芯片以及石英晶体振荡器等方式
都可以作为脉冲信号源,但是石英晶振产生的频率较高,需要用到分
频器来对它进行分频处理,故在此我选择的是用 555 定时器制作的多
谐振荡器,主要考虑的是它的易于制作和很好的稳定性。
2、计数器的选择
时分秒计数器的选择在 74 系列里同样有多种, 74LS160 和
74LS161,74HC161,74LS191 等等也都可以,考虑到其简单易用,在此
我选择的是 74LS160。
3、译码器的选择
译码器的选择就只有两大类,一类是驱动共阳极的数码管,一类
是驱动共阴极的数码管。在 74 系列里也有好几种,在这里我选用
74LS47 来驱动共阳极数码管。
4、元器件清单
74LS160(十进制计数器)——6 个,74LS47(译码器)——
6 个;74LS00(2 输入与非门)——3 个;BCD 数码管——6 个;NE555
芯片一个,电阻,电容,滑动变阻器。
第二章、设计原理描述
1、数字计时器的设计思想
要想构成数字钟,首先应选择一个脉冲源——能自动地产生
稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高,因
此,需要进行分频,使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信
号,即“秒脉冲信号”(频率为 1Hz)。经过分频器输出的秒脉冲信号
到计数器中进行计数。由于计时的规律是:60 秒=1 分,60 分=1 小时,
24 小时=1 天,就需要分别设计 60 进制,24 进制计数器,并发出驱
动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器,使“时”、
“分”、“秒”得以数字显示出来。我设计的数字时钟就是用来计时的,
厄并没有增加那个什么其它的报时、校对的功能。
2、设计框图:
电子钟在逻辑功能上是有秒脉冲发生器、秒计数器、分计数
器、时计数器、译码器、显示器等组成。其原理框图如下所示:
秒脉冲计数器——>>秒计数器——>>分计数器——>>时计数器
——>>译码器——>>显示器
3、时钟信号的产生:
用 NE555 芯片和两个电阻以及两个电容组成一个时钟振荡电
路,用来产生时钟信号的。电阻 R1、R2 和电容 C1 构成定时电路。
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