数电课程设计[大全五篇]

第一篇：数电课程设计

课 程 设 计 报 告

题目 多路彩灯控制器设计

2013-2014 第二学期

班 级 电气一班 姓 名 尹星星 学 号 201295014014 指导教师 韩芝侠 单 位 宝 鸡 文 理 学 院

2014 年 6 月 24 日

多路彩灯控制器设计

[摘 要] 随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高,在现代生活中, 彩灯作为一种装饰既可以增强人们的感观,起到广告宣传的作用,又可以增添节日气氛,为人们的生活增添亮丽。由于电子技术的发展, 应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展，彩灯作为一种景观应用越来越多。在电子电路设计领域中，电子设计自动化工具已成为主要的设计手段，通过对电路的控制来控制彩灯的变化状况。本次设计是八路彩灯控制器,现代生活中,彩灯已经成为必不可少的景观,此次设计本着与实际生活密切联系的原则,论述了使用数字点知技术设计八路彩灯控制器的过程，在设计中使用了振荡电路、显示电路、译码器、计数器、分频器、移位寄存器等各种电路，大大地提高了设计的灵活性、可靠性和可扩展性,为大学生更好地认识社会提供了很好的机会。[关键词] 自动控制；工作可靠； 彩灯控制器；设计任务和要求

彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型。彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭，彩灯控制采用移位寄存器实现。在实际应用场合彩灯可能是功率较大的发光器件，需要加以一定的驱动电路。本课题用发光二极管LED模拟彩灯，可以不用驱动，可以实现对八盏LED彩灯的简单控制。

现要求设计一个8路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下：

任务一

（1）彩灯能够自动循环点亮，产生一种流动变化的效果，俗称流水灯控制；（2）彩灯循环显示且频率快慢可调。（3）该控制电路具有8路输出。

任务二

八个发光二极管（代替彩灯）一字排开，以它们的明暗构成彩灯图形，其循环模式为：（1）彩灯全熄4秒钟；

（2）彩灯自左向右在4秒钟内依次点亮；（3）彩灯自右向左在4秒钟内依次熄灭；（4）彩灯全亮4秒钟； 2 总设计

根据题目的任务、要求和性能指标，经过分析与思考，得出以下方案： 整体电路分为三个模块：第一个模块实现节拍的发生；第二个模块实现彩灯明暗变化的控制；第三个模块实现彩灯变化的显示。主体框图如下：

显 示 电 路„„2HzCP源八位双向移位寄存器/CRS1 S0控制电路八分频电路四分频电路+振荡CLK电路计数器/译码分配器

图1 任务1原理框图 图2 任务2原理框图

显示电路在本方案中，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化且各模块功能明确，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点是：由于设计思想比较简单，元件种类使用少，花型复杂一些就会导致中间单元电路连线过多而易出错。

„„开机清零电路 模块设计

任务1 3.1.1 多谐振荡器的设计

多谐振荡器电路采用由555定时器制作而成的多谐振荡器制作而成，由一个555定时器、两个电阻、两个二极管、两个电容和若干导线组成。实现输出脉冲信号。任务要求为转换节拍为1s，即8个（彩灯个数）时钟信号的总时长为8s，而改变RA、RB的大小则可以改变彩灯的快慢，选择RA=10kΩ，RB=23.5kΩ，C1=10μF，C2=0.01μF，从而T1+T2=(R2+2R1)C1ln2=1s,使得8（T1+T2）=8s s，1为输出端。其方框图和功能表如图

3、图4所示

图3 可变多谐振荡器电路图 图4 555功能表

3.1.2 计数器的设计

计数电路主要由一个74LS160十进制计数器及与非门等基础控制电路组成，主要实现对之前的时钟信号计数以控制后面的状态转换电路。计数器从Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，当第7个CP到达后，计到0111，并不能立即清零，而是要等第7个脉冲上沿到来后，计数器被置 成0000。不会用异步清零端那样出现0110过渡状态，这是与用异步清零端的差别。用74LS160设计的八进制计数器和功能表如图

5、图6所示

图5 八进制计数器电路图 图6 八进制计数器功能表

3．1.3 3-8译码器与显示电路的设计

1）3-8译码器

在数字系统中，能将二进制代码翻译成所表示信息的电路称为译码器。译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器，本次选择3-8译码器。3-8译码器电路的输入变量有三个即D0，D1，D2，输出变量有八个Y0-Y7，对输入变量D0，D1，D2译码，就能确定输出端Y0-Y7的输出端变为有效（低电平），从而达到译码目的。其原理图和功能表如图

7、图8所示

图7 3-8译码器原理图 图8 3-8译码器功能表

2）显示电路

此次试验的显示器为共阳极显示器，显示器的com端需要接地，所谓共阳LED 数码管8段 LED 的阳极是连在一起的，限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用430Ω的限流电阻。如图9所示

图9 显示电路

任务二

3.2.1多谐振荡器的设计

多谐振荡器电路采用由555定时器制作而成的多谐振荡器制作而成，由一个555定时器、两个电阻、两个二极管、两个电容和若干导线组成。实现输出脉冲信号。任务要求为转换节拍为0.5s，即8个（彩灯个数）时钟信号的时长为0.5s，故选择RA=4kΩ，RB=1kΩ，C1=10μF，C2=0.01μF，从而T1+T2=(R2+2R1)C1ln2=0.0624s,使得8（T1+T2）=0.499s约等于0.5s，1为输出端。其方框图和功能表如图

10、图11所示

图10 可变多谐振荡器电路图 图11 555功能表 3.2.2 移位寄存器的设计

移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移位的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器：顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。本次实验选用两片74LS194组成双向移位寄存器研究移位寄存器，其中 D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并输出端；SR为右移串行输入端，SL为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；C R为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。CC40194有 5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移（方向由 Q0→Q3），左移（方向由 Q3→Q0），保持及清零。器原理图和功能表如图

12、图13所示

图12 双向移位寄存器原理图 图13 双向移位寄存器功能表

3.2.3 八进制计数器的设计

八进制计数电路主要由一个74LS160十进制计数器及与非门等基础控制电路组成，主要实现对之前的时钟信号计数以控制后面的状态转换电路。计数器从Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，当第7个CP到达后，计到0111，并不能立即清零，而是要等第7个脉冲上沿到来后，计数器被置 成0000。不会用异步清零端那样出现0110过渡状态，这是与用异步清零端的差别。用74LS160设计的八进制计数器原理图和功能表如图

14、图15所示

图14 八进制计数器原理图 图15 八进制计数器功能表 3.2.4 模四计数器的设计

模四计数器电路主要由一个74LS160十进制计数器及与非门等基础控制电路组成，主要实现对之前的时钟信号计数以控制后面的状态转换电路。计数器从Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，当第3个CP到达后，计到0011，并不能立即清零，而是要等第3个脉冲上沿到来后，计数器被置 成0000。不会用异步清零端那样出现0010过渡状态，这是与用异步清零端的差别。用74LS160设计的模四计数器原理图和功能表如图

16、图17所示

图16模四计数器原理图 图17 模四计数器功能表

3.2.5 显示电路

此次试验的显示器为共阳极显示器，显示器的com端需要接地，所谓共阳LED 数码管8段 LED 的阳极是连在一起的，限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用430Ω的限流电阻。如图18所示

图18 显示电路 4 设计总原理图

任务一

任务二

5设计总结

通过本次课程设过程中，我有很多心得体会。

第一，学习要知其然，更要知其所以然。通过实验，我们发现了很多实验现象不同于设计时料想的。通过在软件中尝 试性修改，我们终于得到了正确的设计方法。但是，我们不仅满足于做出可以正常工作的电路。我们分析电路，自行设计小试验验证部件功能。最后，我们充分理解了它，可以从原理上解释各种现象。在更充分的理解电路后，我们可以不再只通过不断试验改进设计方案，而是从理论分析后，从根本上直接解决问题，设计出各种优化设计。完成这个作品不是真正的目的，真正的目的是巩固知识，并培养学以致用的能力，体会做人做事的道理。

第二，细节定成败。我组在课设过程中，有时运行程序无法模拟执行，但找不到电路连接错误之 处。在其他同学的提示下才发现是由于子电路合并成总电路时用了复制功能，而使一些元件参考（R）值相同，而无法执行。困扰我们最深的往往不是具体知识上的掌握问题，而是我们最容易忽略的其他细节。

第三，实践出真知 我们信心满满的设计总图初稿在实验之后，被证明是，不仅缺乏优化，而且错误多多的。“纸上得来终觉浅，得知此事要躬行”。我们经过实践中磨练改进，最终才做出今天的作品。实践出真知，我们要在学习理论后，在实践中应用，以理论指导实践，从实践中升华出理论。

第四，要拥有感恩的心，懂得合作。我在此要感谢与我同组的同学，以及其他帮助我们的同学，是我们的合作，让课设得以完成。我们都认识到了团队合作的含义。更要感谢为我们认真验收，细心指导的老师。总而言之，本次课程设计不止让我在知识掌握和应用水平上有了显著提高，而且让我明白了很多课本之外的做人做事的道理。

6参考文献

[1] 江晓安.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社（第3版）,2006.1.[2] 江晓安.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社（第3版）,2006.1.[3] 韩芝侠.数字电路在EDA开发系统上的实现方法研究[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版),2010,6(2):57-60.[4] 韩芝侠.一款工作可靠的智力竞赛抢答器电路的设计与分析[J].现代电子技术,2005（20）:29-31.附录1 需要用到的元件引脚图

555引脚图 74LS160

74LS194引脚图 3-8

引脚图

译码器引脚图

第二篇：数电课程设计

题目：光控计数器

学院：核工程技术学院

专业：核技术

学号：09026103

姓名:史镇玮

作者（签名）：

完成日期：2011年6月日 【课题名称】 光控计数器 【内容摘要】

利用光线的通断来统计数目的光控计数器。其主要系统组成为：光电转换模块、整形模块、时序控制模块、计数译码模块和显示模块，通过对光电的转换，由时序逻辑电路控制，达到自动计数的功能。【设计内容及要求】

本设计主要是利用光线的通断来统计计数。要求设计两路光控电路，根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，来判断计数器进行加或减计数，要求计数器的最大计数容量为99，用数码管显示数字，并设置手动复位。【设计原理】 1工作原理

首先由光控电路将接收的光信号转换为电信号，经由555定时器组成的施密特触发器整形和555定时器组成的单稳态触发器触发脉冲，输出计数脉冲信号。再通过计数器和译码器，在数码显示管上显示数目的增加或减少，实现自动计数的功能。2.整个系统组成

整个系统由五个部分组成：光控电路、触发脉冲、加减计数、显示译码和数码显示，其工作原理框图如下：

3.电路图（见附录）【单元电路设计及原理】 1.光电转换电路

光电转换电路用于将光信号转换为系统所需的电信号。由于需要进行数目的加和减的运算，此部分需要两个相同的光控电路。每个电路的组成为：一个施密特触发器和单稳态触发器。

当光敏电阻处于光照时，电阻阻值较低，单稳态输出低电平。当遮住第一光敏电阻光时，电阻升高，单稳态触发器输出高，进入暂稳态，维持1.1s 施密特触发器：

一个555定时器芯片、R1、RG（光敏电阻），当RG有光照时，电阻下降。随之，TH端电压下降，输出端3口输出高电平。反之，RG弱光时，电阻升高，TH端电压升高，3输出低电平。单稳态触发器：

用555芯片构成单稳触发器，每次触发产生一个1s左右的方波脉冲。当从施密特触发器3输出，单稳态触发器2（TR）输入高电平，3端立刻输出低电平。随之，当2输入低电平，3随即输出高电平。然而，当2马上输入高电平时，3输出将维持一段时间，进入暂稳态。

维持时间：Tw=RC ln3 = 1.1s

2、时序控制电路

时序控制电路在本课题中主要用于判断计数的增加或是减少，在此选用了一个双D触发器74LS74、74LS00芯片来实现。74LS74双D触发器，用于和其它芯片一起构成时序逻辑电路。由于74LS74是上升边沿触发的边沿D触发器，电路结构是维特—阻塞型的，所以又称维特—阻塞触发器。它要求控制端D的信号应超前CP脉冲上升边沿2Tpd1时间建立，并要求在CP脉冲触发边沿到来后继续维持1Tpd1时间（此处的Tpd1是TTL门的平均传输延迟时间）

当上端3输出由低到高的电平，高电平维持1.1s，在其维持的时间段中，给下端3输入一由低到高的电平，给D触发器CP一上升沿。这是，D触发器工作 Q′=D′=0，同时两与非门的输出由低到高变化，给了下一模块一上升沿。

3、计数和译码和显示部分

计数部分由两片74LS191异步级联而成。译码部分是由两片74LS47来完成，显示部分是由两个共阴极LED数码显示管。用于接收计数脉冲信号并将其转化成单独的信号输出并显示。74LS191 74LS191是集成4位同步二进制加减计数器，可执行十六进制加减法计数及异步置数功能。可通过外电路连接构成其他进制的计数器，本课题连接成十进制计数器。

当14(CP)来上升沿时，191(1)开始计数，分为两种情况，U′/D输入为0，则进行加法计数，U′/D输入为1时，进行减法计数。

同时，2和7接与非门，输出端接置数端LD′和191(2)CP，191(1)的2和7输出1时，(2)CP为0，下一状态为1，上升沿到，进位计数。74LS47和数码管 两个译码器和两个数码管来完成，用于接收计数脉冲信号并将其转化成单独的信号输出并显示。当47译码器3端接地，数码管全部显示。【参数计数及器件选择】

1.测量光敏电阻在无光和有光时电阻。第一个，有光，Rg=5.34KΩ，无光时，Rg=29.8KΩ。第二个，有光，Rg=6.1KΩ，无光时，Rg=34.5KΩ。根据1/3Rg(无光)≤R1≤2/3Rg(有光)，选择R1=R3=10KΩ

2.对数码管检测。将数码显示管的的3端接地，用高电平依次接到除8以外的其他端，发现无任何显示。说明使用的是共阳极数码显示管，应在3脚或8脚加电源（中间接限流电阻）。经再次测试，数码管显示正常。【组装与调试】

整个电路分为三个模块进行组装调试，分析。

1、施密特触发器与单稳态触发器的调试

按图接好电路，R1选择10KΩ，接通电源，将3端接到发光二极管。这时，二极管正常发光。当对光敏电阻进行遮光处理，二极管为暗。第二个触发器的调试，同上述操作，R3为10KΩ。

当施密特触发器正常工作时，在检测单稳态触发器。此时二极管接到3端，二极管为暗。当对光敏电阻进行遮光处理，二极管正常发光，照光后，持续1.1s。表示单稳态触发器调试良好。第二块单稳态触发器，同上述操作。

2、双D触发器与与非门测试

D触发器的1、4端输入高电平信号，检测Q`=D`。与非门按有“0必出1，11为零”的原则检测。检测完成后，将其接入电路。

3、计数和译码和显示部分

按图连好电路，将第一片191芯片14端输入单脉冲，观察数码管显示结果，当5端输入高电平时为减法，5端输入低电平时为加法，数码管正常计数，说明电路正常。调试完成后，按图将其接入总电路。【报错分析】

1、计数部分调试时，发现只有第一个数码管计数，而第二个数码管停止不计。经检测，第二个74LS191芯片没有脉冲输入。由此判断，与非门74LS00芯片，出现问题。更换后，计数正常。

2.电路连接完成后，只能做减法而不做加法。经调试，发现74LS74芯片出现问题。更换后，计数正常。

3.更换74LS74后，发现计数紊乱。与电路图对照后，发现，没有将74LS74的1、4端接到高电平。【实验结果】

整个模块进行调试，对第一模块RG遮光，马上对第二个RG遮光处理，数码显示管按预期的进行1次加法运算。但对第二块RG遮光，马上对第一块RG遮光，则进行2次减法运算。【应用及评估】

现今人们在生活、学习和工作中，经常需要对某种物品进行数量统计。如进出房间的人数统计。常规的机械计数和人工计数不仅麻烦，而且极为浪费时间和资源。在学习了脉冲数字电路的基础上，本课题所设计的一种利用光线的通断来统计数目的光控计数器，用一种较为简单的设计解决了这一现实问题。而且此产品简单方便，非常易于用于实际生活中,有教高的实用价值。【所需元器件】

试验箱（含面包板）

1块 555定时器4片 74LS74

1片 74LS00

1片 74LS1912片 74LS47 2片 数码管

2个 电阻：10K欧姆4个 1K欧姆 2个 电容：100µF 2个 0.01µF 4个 【心得体会】

经过两天的实验，使得在课堂上学习的知识得到巩固，同时增加了对电路的分析，连接，调试，错误分析等能力，思维得到了进一步的升华。1）做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

2）通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

3）调试过程是痛苦的，调试电路是需要非常强的理论作为基础的，但也是最能提升能力的部分，只有通过亲自调试电路，发现电路存在的问题，思考产生的原因，并想办法解决问题，才能加深对自己设计电路的认识。4）此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，能静下心来，不烦躁去解决问题等都受益非浅。在整个课程设计当中，深刻体会到设计一个电路的难度。虽然已经有设计总电路图，但实验过程中并不是一帆风顺的，期间遇到过好多问题。但最终通过自己的能力得以解决。当看到自己的成果时，发现其实课程设计是很有意思的。我们需要认真的去体会实验给我们带来的乐趣。总之，此次课程设计实验，使我受益匪浅。【参考文献】

1.阎石.《数字电子技术基础》.高等教育出版社.2.管小明.《数字电子技术基础实验与课程设计》.电子与机械工程学院机电基础教学部

附录

附：光控计数器电路总图

第三篇：数电课程设计

数电课程设计(序列检测器)

课程设计题目：设计一个10010的序列检测器。

设计思路如下：

状态图

INIT=0，A1=1，A2=10，A3=100，A4=1001，A5=10010.图中，沿红线状态从INIT变到A5，即输入为正确的序列10010，黑线为每次输入错误时的状态转移。

状态转移表

设计程序如下

module xljcq(clk,A,unclk);input clk,A;output unclk;reg unclk;reg [4:0] Sreg,Snext;parameter INIT=1'b0，A1=1'b1;parameter [1:0] A2=2'b10;parameter [2:0] A3=3'b100;parameter [3:0] A4=4'b1001;parameter [4:0] A5=5'b10010;always @(posedge clk)

Sreg<=Snext;always @(A,Sreg)begin

case(Sreg)

INIT: if(A==0)Snext=INIT;

else

Snext=A1;

A1:

if(A==0)Snext=A2;

else

Snext=A1;

A2:

if(A==0)Snext=A3;

else

Snext=A1;

A3:

if(A==0)Snext=INIT;

else

Snext=A4;

A4:

if(A==0)Snext=A5;

else

Snext=A1;

A5:

if(A==0)Snext=A3;

else

Snext=A1;

default Snext=INIT;

endcase end always @(Sreg)

case(Sreg)

INIT,A1,A2,A3,A4: unclk=0;

A5: unclk=1;

default unclk=0;

endcase endmodule

程序功能仿真图：

Figure1

从figure1中可以看出在连续的6个clk的posedge, 输入A为10010，所以在第六个clk的posedge，输出unclk由0变为1。

Figure2

Figure2是紧接figure1的功能仿真时序图，在此时序中，六个clk 的posedge输入A为101010，和设计的要求一样，unclk一直都为0.

第四篇：数电课程设计

数字电子技术课程设计报告

题目：自动浇花系统

班级：

目录

一、设计任务要求———————1

二、方案设计与论证——————2 三、四、五、六、七、各单元电路设计与分析————————————————3 总体电路原理图及元器件清单—————————————7 电路仿真及仿真结果分析———————————————7 作品照片——————————8 结论与心得体会———————10

自动浇花系统一、设计任务要求：

1.要求实现至少两种不同的浇灌模式（区别可以体现在浇灌频率、水量以及时段等方面）；

2.可以通过按键实现不同模式间进行切换的功能； 3.通过使用流水灯转换的快慢模拟浇灌时期水量的大小； 4.显示当前浇花区间内浇灌的次数；

二、方案设计与论证：

输入两位十进制数设置浇花时间间隔，输入一位2进制数表示水量模式选择。用流水灯模拟浇花过程，用LED显示浇花次数。可通过计数器计算时间，与用户输入的时间间隔数字比较，如果相等，则通过流水灯模拟浇花过程。

三、各单元电路设计与分析：

分析：此电路图是由两位进制数的计算器可以选用两个74LS90 而组成，其对应电路如上图。通过一个时序脉冲频率为100HZ来给信号，当第一个计数器达到9时，需要进制计数所以在通过74LS08与非门来计数十位的数。

分析：这是一个两个由74LS85D芯片组成的两位十进制的比较器，此电路简单，是用来通过用户输入的指令比较如果相等则表示通过，那么系统就会浇花，则LED就会显示次数。

分析：此电路为核心电路，可以使用一个触发器或寄存器保留浇花指令信号。使用一个计数器记录浇花时间。浇花结束后反馈给触发器一个信号使其复位。用到jk触发器和90计数器和08,32等芯片。

四、总体电路原理图及元器件清单：

总体电路原理图：

元器件清单：74LS90五个，7485两个，74138两个，74LS112一个，74LS08一个，74LS32一个，直流稳压电源。

五、电路仿真及仿真结果分析：

六、作品照片：

七、：结论与心得体会：

结论：此次的实验结果与原理结果相吻合，通过用户输入的指令与计数器计算的时间相比较，如果是一致那么则启动该系统，通过流水灯闪烁来代表浇花的过程，已达到实验的目的和效果。

心得体会：在此次实验的过程中，自己首先要了解自己做的作品的目的和想法。要以一个抽象的概念模拟实验，不能是盲目的去做一些简单的焊锡，打孔，跳线等没有思考的问题。自己要去学会怎么用仿真软件去将你的实验原理图验证正确才可以下手。再有就是学会AD 画图每一个细节都是不能忽视的，比如说找个电阻，电容，二极管。等一些电子元器件，如果你没有很好的掌握此AD软件的功能那么你是无法快速的找到对应的元件，还有就是在画图的过程中需要考虑很多小问题，比如说线不能重叠需要跳线，但是你的板子很小，这就需要你想一个巧的办法去解决，从那些元件的空隙连过去也是可以的。一些元件的使用方法也是值得我们注意的，比如说数码管，它分供阴极和供阳极，如果你搞错了你也是的得不到你想要的结果。芯片的正反是否装错，在焊锡的时候是否打吧芯片给烧坏了等一系列微小，但有不得不值得我们注意的问题。所以在做实验是我学会了要仔细仔细再仔细，做完后需要学会通过用万用表检测电路是否没有短路或者断路，与自己的实验原理图对照要及时的找出问题所在。自己的思维能够严谨。一个完整的实验是需要一个人的耐力，信心，仔细，创新的许多品质，达不到实验的目的绝对是不行的。没有恒心和毅力就这么个小小的实验都做不出来，那么将来在社会上什么事情都不会让你干，遇到困难就想放弃你也就什么事情都干不成。因此通过此次的数

电课程设计我更加明白了我们现在差欠的品质太多，从做作品的效率和效果来看就是你要步入社会的状态。我们需要更加努力的在大学期间磨炼自己，学好自己的专业课，从大学中培养良好的品质完善自己，以便出社会更好的应对麻烦和问题。

第五篇：数电课程设计

电子技术课程设计

题目名称 多功能数字钟设计 班 级 自动化1204 学 号 201209157043 学生姓名 田野 指导教师 刘 琼 设计时间 2014-6-9 ～ 2014-6-13

设计任务与要求：

Ⅰ 以十进制数字形式显示时、分、秒的时间。

Ⅱ 小时计数器的计时要求为“24翻1”，分钟和秒的时间要求为60进位。

Ⅲ 能实现手动快速校时、校分；

Ⅳ 具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响为整点。

Ⅴ 具有定制控制（定小时）的闹钟功能。

Ⅵ 画出完整的电路原理图

设计内容简介：数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路，数字钟的电路系统主要包括时间显示，脉冲产生，报时，闹钟四部分。脉冲产生部分包括振荡器、分频器；时间显示部分包括计数器、译码器、显示器；报时和闹钟部分主要由门电路构成，用来驱动蜂鸣器。

整体构思或方案选择：

该系统的工作原理是：振荡器产生的稳定高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经过分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器，小时计数器采用12进制计数，计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用标准时电路进行校时、校分、校秒。

方案设计：定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。

分频器的功能主要有两个：一是产生标准秒脉冲信号；二是提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1KHz的高音频信号和500KHz的低音频信号等。因此，可以选用3片我们较熟悉的中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。因每片为1/10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即每1片Q0端输出频率为500Hz,每2片Q3输出为10Hz，每3片的Q3端输出1Hz。时间计数器电路：一般采用10进制计数器来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选74LS90，其内部逻辑框图如图6所示。该器件为双2-5-10异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。

图 5 74LS90内部逻辑框图

秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将Ｑ0与ＣＰW（下降沿有效）相连即可。ＣＰR（下降沿有效）与1Hz秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰR相连。秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换,可以利用74LS90的有两个清零端的特点，在不用门电路的情况下实现10进制转6进制，具体电路见下面设计图。分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同。

译码驱动及显示单元电路：译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC门输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。如图9所示。若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。

校时电路：校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。图4所示为所设计的校时电路。

图 6 方案一校正电路图

定时控制电路：数字钟在指定的时刻发出信号，或驱动音响电路“闹时”；或对某装置的电源进行接通或断开“控制”。在本次设计中设计成闹时，指定时刻为05时59分00钞音响电路以1KHZ的频率的闹一分钟到6时00分00秒结束。（可以通过必一个二输入为四输入引入上下午的指示信号来进一步确定闹钟的响铃时间）

图10 定时控制电路 时间脉冲电路的设计

图 13 产生1Hz时间脉冲的电路图

555构成振荡电路和74LS90构成分频电路。如图11，555输出1KHz的脉冲，三片74LS90级联分频即可得500Hz和1Hz信号。

60进制计数器的设计：“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是60进制，它由一级10进制计数器和一级6进制计数器连接构成。如图12.所示由74LS90构成的60进制计数器。首先将两片74LS90设置成十进制加法计数器，将两片计数器并行进位则最大可实现100进制的计数器。现要设计一个60进制的计数器，可利用“反馈清零”的方法实现。因为74LS90有两个异步清零端R0（1）他R0（2），分别用十位端人Q2和Q0与他们相连，当计数器输出“2Q32Q22Q12Q0、1Q3Q2Q1Q0=0110、0000”时，通过门电路形成一置数脉冲，使计数器归零，这样可以不用门电路实现60进制计数器。

图14 60进制电路图

译码及驱动显示电路

译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC门输出且高电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。由74LS48和LED七段共阳数码管组成的一位数码显示电路如图 14 所示。若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。

图 16译码及驱动显示电路图

校时电路的设计：数字种启动后,每当数字钟显示与实际时间不符进,需要根据标准时间进行校时。校“秒”时，采用等待校时。校“分”、“时”的原理比较简单，采用加速校时。

对校时电路的要求是 : 1．在小时校正时不影响分和秒的正常计数。2．在分校正时不影响秒和小时的正常计数。

如图15所示，当开关断开时，校正信号和0相与非的输出为1，正常输入信号可以顺利通过与非门，故校时电路处于正常计时状态；当开关闭合时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。与非门可选74LS00。因此实际使用时，须对开关的状态进行消除抖动处理，图17为加2个0.01uF的电容。

图 17 校时电路图

自动报整点电路

当分十位计数器的进位脉冲的上降沿到来时，小时计数器加1，新的小时数置入74LS192，同时又使74LS74的状态翻转，1Q经两非门后使PL=1，此时74LS192开始减法计数，脉冲CP（1Hz）提供。CP=1时音响发出1KHz的声音，CP=0时停响。当减法计数到0时，计数器的借位输出下降沿使D触发器状态翻转，使1Q=0，这时PL=0，74LS192又回到置数状态，并且封锁了音响电路，直到下一个分十位进位信号的下降沿到来。

触摸报整点时数电路

用555构成单稳态触发器，没触摸报时开关闭合后（再断开），进入暂态，暂态时间为略大于12S，在该时间内会封锁分十位进位信号的下降沿，直到回到稳态后。在单稳态触发的进入暂态时，输出端输出上升沿，使D触发器状态翻转，1Q=1，74LS192进入减法计数，并伴随音响发音。直到减法计数到0时，计数器的借位输出下降沿，经门电路后使D触发器状态翻转，1Q=0，这时PL=0，74LS192又回到置数状态，并且封锁了音响电路，直到下一次的触发。

图20 自动（触摸）报整点时数时数电路

电路总图

图 1 电路总图 设计收获、体会和建议：

课程设计是一个课本与实践相结合的机会，从初期的懵懂不解到逐步摸索前进最终得出结果的过程中我也体会到了很多：

1.设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个方案，选择最合适的方案动手设计。总体设计在整个设计过程中非常重要，应该花较多的时间在上面。

2.在设计某些模块的时候如果无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要有效的多。

3.尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改，也利于与别人交流。

4.很多难点的突破都来自于与同学的交流，交流使自己获得更多信息，开拓了思路，因此要重视与别人的交流。

5.应该有较好的理论基础，整个实验都是在理论的指导下完成了，设计过程中使用了许多理论课上学的内容，如真值表、卡拉图等。本次设计把理论应用到了实践中，同时通过设计，也加深了自己对理论知识的理解和掌握。

参考文献

1、谢自美．电子线路设计·实验·测试．华中科技大学出版社.2006.１

2、姚福安．电子电路设计与实践．山东科技出版社.2001.10

3、马建国．电子系统设计．高等教育出版社.2004.1 4 《数字电子技术基础》伍时和 主编 清华大学出版社。《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美 主编，华中科技大学出版社。《电子线路综合设计实验教程》 刘鸣 主编 天津大学出版。《新型集成电路的应用――电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，华中科技大学出版社。《电子技术基础课程设计》，孙梅生等编著，高等教育出版社。