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1、河南理工大學課程設計說明書課程名稱：電子技術基礎 設計題目： 數字電子鐘 院 系：電氣工程及其自動化學院 專業(yè)班級： 自動化11-02班 姓 名： 王鴻舸 學 號：指導老師： 王素玲 數字電子鐘的設計摘要：數字電子鐘電路采用protues進行仿真，實現以下功能：計時、上下午顯示、調時、定時鬧鐘，此設計用555定時器組成的多諧振蕩器產生秒脈沖，用74161計數器進行脈沖計數，用BCD-7段譯碼器驅動數碼管，用數碼管作為顯示電路。用7485作為數值比較器以判斷上下午時間，用74LS688數值比較器來實現定時功能。關鍵詞：protues；555定時器；74161計數器；BCD-7段譯碼器；數碼管；7

2、485、74LS688數值比較器目錄第1章 數字電子鐘設計框圖及方案選擇11.1系統(tǒng)框圖11.2方案選擇1第2章 數字電子鐘各單元功能的實現32.1秒脈沖產生電路32.2脈沖計數電路32.3BCD譯碼及顯示電路42.4 上下午LED顯示電路52.5調時電路62.6定時及鬧鐘電路7第3章 數字電子鐘電路仿真83.1protues仿真軟件的介紹83.2數字電子鐘電路仿真效果8結語 數字電子鐘電路設計的總結12參考文獻13附錄A元件清單14附錄B數字電子鐘總電路效果圖15第1章 數字電子鐘總設計框圖及設計方案選擇1.1數字電子鐘總設計框圖1.2數字電子鐘設計方案選擇a.秒脈沖產生電路選擇方案一：使用

3、門電路組成的多諧振蕩器產生秒脈沖方案二：用施密特觸發(fā)器構成的波形產生電路產生秒脈沖方案三：用555定時器組成的多諧振蕩器產生秒脈沖通過合適設計這三種方案均能產生秒脈沖，但考慮到555比較器內部的比較器靈敏度更高，且采用差分電路形式，其組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小，工作更為穩(wěn)定，所以選擇方案三。b.上下午LED顯示電路選擇方案一：時計數每到12或24就向T觸發(fā)器發(fā)送一個脈沖，使其輸出電平跳變一次以實現上下午顯示LED燈亮滅狀態(tài)的切換。方案二：時計數每到12或24就向兩個D觸發(fā)器組成的循環(huán)移位電路發(fā)送一個脈沖，使兩個D觸發(fā)器的Q端電平跳變一次，以實現上下午顯示LED燈亮

4、滅狀態(tài)的切換。方案三：使用數值比較器來拿時計數與12比較，來判斷上下午，然后控制上下午對應的LED燈的亮滅。前兩個方案需要考慮觸發(fā)器的初始狀態(tài)，設計比較麻煩，而且出錯的可能性較大，所以選擇方案三。c.調時電路的選擇方案一：使用6個8撥碼開關組成的預置數電路，將其各個預置數輸出端口對應接到各個74161的D0、D1、D2、D3端，通過調節(jié)各個撥碼開關的閉合來調節(jié)其組成的預置數電路的預置數，然后向各個74161的PE（load）端發(fā)送一個低電平，將用撥碼開關調好的預置數輸出到74161的Q端，實現調時功能。方案二：使用一個7撥碼開關選擇需要調節(jié)的計數器使其使能，并關斷多諧振蕩器產生的秒脈沖，然后用

5、按鍵脈沖產生電路手動向計數器的CP端輸入單個脈沖，實現時間調節(jié)。因為方案二所用元器件更少且電路非常簡單，操作簡便，所以選擇方案二。d.定時器鬧鐘中的延時電路選擇方案一：以秒脈沖作為輸入脈沖，使用觸發(fā)器及其他門電路組成一個5計數電路，每計完5個數輸出端跳變一次，完成鬧鐘延時。方案二：以秒脈沖作為輸入脈沖，使用74161計數器計脈沖數，判斷計完5個數后，關閉鬧鐘。方案二思路更為清晰，設計非常簡便，所以選擇方案二。第2章 數字電子鐘各單元功能的實現2.1秒脈沖產生電路使用555定時器組成的多諧振蕩器產生秒脈沖，如下圖。利用公式：,令，保證脈沖寬度為1S，并使盡量小，保證脈沖高低電平占空比接近50%。

6、2.2脈沖計數電路以4位計數器74161作為計數器。2.3BCD譯碼及顯示電路以74LS47作為BCD譯碼器驅動數碼管，以8段碼共陽數碼管作為時鐘顯示部分。2.4 上下午LED顯示電路以7485作為數值比較器比較時計數與12的大小，如果時計數小于等于12，說明時間為上午，讓綠色LEDD1亮；如果時計數大于12，說明時間為下午，讓紅色LEDD2亮。2.5調時電路圖中為正常計時時的撥碼開關狀態(tài)。如果需要調時需要將第7個開關關閉，即關斷555多諧振蕩電路產生的秒脈沖，然后把第六個開關打開，以使秒計時的個位計數器的ENP和ENT置低，防止手動調時時秒計時的個位計數器計數，再將需要調時的計數器對應的撥碼

7、開關打開。最后通過按按鍵進行時間調節(jié)。2.6定時及鬧鐘電路用兩個8位數值比較器74LS688比較計時分計數器的數值與通過撥碼開關設置好的數值。如果數值不同，計數器U32處于清零狀態(tài)，蜂鳴器不發(fā)聲；如果數值相同，說明定時時間已到，此時圖中或門U29會輸出一個低電平，計數器U32開始從0計數，蜂鳴器BUZ1發(fā)出聲響。當計數到5時U32的ENP被置低，計時器停止計數，蜂鳴器停止發(fā)聲。第3章 數字電子鐘電路仿真3.1protues仿真軟件的介紹Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是

8、目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。3.2數字電子鐘電路仿真效果a.正常計時功能b上下午狀態(tài)顯示功能上午：下午：c.調時功能示例：將時計數個位調為6初始狀態(tài)：調時步驟：1. 撥碼開關設置2.按動上圖按鍵5次，調時結果如下3.把撥碼開關回復正常，進行正常計數d.定時鬧鐘功能以定時0時3分為例。步驟：1. 用撥碼開關設置定時時間2. 初始時間，蜂鳴器不發(fā)聲3.3分鐘蜂鳴器發(fā)聲4.再過5S后蜂鳴器停止發(fā)聲結語 數字電子鐘電路設計的總結這次設計電子鐘的時候我采用的以前解決問題時的化整為零，逐個

9、擊破，層層遞進的策略，取得了比較好的效果。我先是用74LS47驅動數碼管的仿真，然后是把計數器74161計數功能與數碼管顯示電路結合的仿真。接下來把多個計數器結合起來設計10進制與6進制計數電路。再后來是各個拓展功能的實現：上下午LED顯示、調時、定時鬧鐘及鬧鐘延時。在設計每個功能電路的時候都會有很多方案出現在腦海里，但經過仔細斟酌我選出工作最穩(wěn)定，設計比較簡便的電路。然后逐步實現自己想到的電路。按我選擇的電路進行設計仿真的時候經常會遇到自己沒有想到的錯誤，這就需要我考慮錯誤的原因，找出問題所在。有時候是邏輯上有漏洞，有時候是方案出現問題。如果只是邏輯有漏洞，只需要修改或另外添加邏輯電路彌補漏

10、洞，但如果是設計方案出現問題通常需要更換設計方案。這個電路我利用周六、周日基本做了兩整天，中間盡管遇到了很多困難，但因為我整體的設計策略“化整為零，逐個擊破，層層遞進”是正確的，這些困難都被我一一克服，這讓我很開心。設計數字電子鐘的時候，在功能分塊、思考功能塊設計方案、按選擇的方案著手設計電路、仿真遇到錯誤、發(fā)現問題、思考解決問題的方法直到最后解決問題的過程中，我學到了很多知識也掌握了很多處理問題的方法，可以說我從這個電路的設計中受益匪淺。另外驕傲地說一句，我對自己設計的這個電路還是很滿意的，畢竟是我整整兩天奮斗的結果！參考文獻【1】童詩白.模擬電子技術基礎（第四版）M.北京：高等教育出版社，2006.【2】艾永樂.模擬電子技術基礎M.北京：中國電力出版社，2008.【3】康華光.電子技術基礎數字部分（第五版） M.北京：高等教育出版社，2006.1.附錄A元件清單元件名稱元件個數獨立共陽數碼管6BCD譯碼器/驅動器74LS476計數器7416174位比較器748528位比較器74LS6882555定時器1二輸入與非門6二輸入與門4三輸入與門5二輸入或門3非門27撥碼開關18撥碼開關2按鍵110K*8排阻210K電阻413K電阻165K電阻10.01uF電容110uF電容1綠色發(fā)光二極管1紅色發(fā)光二極管1蜂鳴器15v電源1附錄B數字電子鐘總電路效果圖