数电课程设计都设计些什么呢?
一般都是给你一个单片机,学校实验室里都有,然后在上面设计出一些功能,我列出一些你看看。
1、集成数字式闹钟
1.1设计任务与要求
(1)
时钟功能:具有24小时或12小时的计时方式,显示时、分、秒。
(2)
具有快速校准时、分、秒的功能。
(3)
能设定起闹时刻,响闹时间为1分钟,超过1分钟自动停;具有人工止闹功能;止闹后不再重新操作,将不再发生起闹。
(4)
计时准确度:每天计时误差不超过10秒。
(5)
供电方式:220V,50HZ交流供电,当交流中断时,自动接上内部备用电源供电,不影响计时功能。
2、直流可变稳压电源的设计
3、OTL互补对称功率放大器
4、PID调节器
5、有源滤波器
6、简易万用电表的制作
7、信号峰值检测仪
8、楼道触摸延时开关
9、自动水龙头的设计
10、简易交通灯控制逻辑电路设计
11、波形发生器
12、过/欠电压保护提示电路
13、音乐彩灯控制器
14、简易频率计
第1种我详细列了下,其实也就是在单片机上设计好电路,然后把程序导入就可以了。
2、3、4、5、6、7都不难的,一般的学校只要有实验课应该都有,一节课就能做完了。
后面的几个稍有难度,但是10和13这种都是很经典的,自己做一下挺有锻炼价值的。
具体内容如下:
一 设计题目
题目:交通灯控制电路的设计
二 设计目的
训练学生综合地运用所学的 《数字逻辑》的基本知识,使用电脑EWB仿真技术,独立完整地设计一定功能的电子电路,以及仿真和调试等的综合能力。本次电脑仿真所用的软件版本为EWB Version 5.0c
三 设计内容
现有一个十字路口,为了其通行的顺利,我们针对这设计了一个交通灯系统。
四 设计要求
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路,要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为45秒。时间可设置修改。
2、在绿灯转为红灯时,要求黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道;
3、黄灯亮时,要求每秒闪亮一次。
4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外,每一种灯亮的时间都用显示器进行显示(采用倒计时的方法)。
五 总体功能框图
图5 总体功能框图
交通灯控制系统的原理框图如图5所示。它主要由倒计时计数电路、信号灯转换器和秒脉冲信号发生器组成。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源,倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0,经信号灯转换器控制信号灯工作,倒计时计数电路是系统的主要部分,由它控制信号灯转换器的工作。
六 单元电路图
6.1信号灯转换器
选用JK触发器,设状态编码为:S0=00 S1=01 S2=11 S3=10,其输出为Q1 Q0,则其状态表为:
表6-1 状态编码与信号灯关系表
现态 次态 输出
Q1n Q0n Q1n+1 Q0n+1 Ga Ya Ra Gb Yb Rb
0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
0 1 1 1 0 1 0 0 0 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
图6.1 信号灯转换器
6.2倒计时计数器
十字路口要有数字显示,作为倒计时提示,以便人们更直观地把握时间。具体为:当某方向绿灯亮时,置显示器为某值,然后以每秒减1,计数方式工作,直至减到数为“5”和“0”,十字路口绿、黄、红灯变换,一次工作循环结束,而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。
作G=0时的卡诺图:
BC 00 01 11 10
X 1 1 1
1 1 0 0
A 0
1
(1) 倒计时显示采用七段数码管作为显示,由计数器驱动并显示计数器输出值。
(2) 计数器选用集成电路74190进行设计。74190是十进制同步可逆计数器,它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端,但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。
表6-2 74190的状态表
CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD
0 X X 0 X X X X A
B C
D
0 1 POS 1 X X X X Count Down
0 0 POS 1 X X X X Count Up
1 X X X X X X X Qa0 Qb0 Qc0 Qd0
现选用两个74190芯片级联成一个从可任意设定时间00~99倒计至00的计数器,其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器(频率为1),再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来,再接在十位数74190芯片的CLK端。当个位数减到0时,再减1就会变成9, 0(0000)和9(1001)之间的QA、QD同时由0变为1,把QA、QD与起来接在十位数的CLK端,此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1,相当于借位。具体连接方法如图一:
图6.2 译码器
信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来,决定倒计时是置数,还是计数。工作开始时,LD为0,计数器预置数,置完数后,LD变为1,计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时,LD又变为0,计数器又预置数,之后又倒计时,如此循环下去。
图6.3 通行时间控制开关
(3) 预置数(即车的通行时间)功能:如图6.3所示,8个开关分别接十位数74190芯片的D、C、B、A端和个位数74190芯片的D、C、B、A端。预置数的范围为6~98。假如把通行时间设为45秒,就像图2的接法,A接0,B接1,C接0,D接0,E接0,F接1,G接0,H接1。(接电源相当于接1,悬空相当于接0)
图6.4 倒计时计数器
(4) 向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0:T0表示倒计时减到数“00”(也即绿灯的预置时间,因为到00时,计数器重新置数),T0=1,此时T0给译码器一个脉冲,使信号灯发生转换,一个方向的绿灯亮,另一个方向的红灯亮。接法为:把两个74190计数器的8个输出端用一个集成的八输入一输出或门连起来。
T5表示倒计时减到数“05”时。T5=1,此时T5给译码器一个脉冲,使信号灯发生转换,绿灯的变为黄灯,红灯的不变。接法为:当减到数为“05”(0000 0101)时,把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来,再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与非门连接起来。具体连接方法如图6.4所示。
要求黄灯每秒闪一次,用一个频率为1的脉冲一端与控制黄灯的输出信号的JK触发器连接起来,另一端再接到黄灯。
七 总电路图
图7 交通灯总电路图
八 调试(实现的结果)
1. 根据题目的要求,整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器,12个交通灯。但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制,所以我在设计图电路的过程中,为了简化电路使画图看起来更加清晰,就只接了1个时间显示器。
2. 点击启动按钮,便可以进行交通灯控制系统的仿真,电路默认把通车时间设为45秒,打开开关后,东西方向绿灯亮,“东来西往”的行人车辆都可自由通行;南北方向车道的红灯亮,南来北往的车辆禁止通行。时间显示器从预置的45秒,以每秒减1,减到数5时,东西方向车道的绿灯转换为黄灯,而且黄灯每秒闪一次,其余灯都不变。减到数1时,1秒后显示器又转换成预置的45秒,东西方向车道的黄灯转换为红灯;南北方向车道的红灯转换为绿灯。如此循环下去。
3. 修改通车时间为其它的值再进行仿真(时间范围为6~98秒),效果和上面差不多,东西方向车道的绿灯亮,时间倒计数5,车灯进行一次转换,到0秒时又进行转换,而且时间重置为预置的数值,如此循环。
九 心得体会
开始拿到题目的时候,不知道怎么去做,因为自己对这门课的一般设计都不是很会.对很多的芯片的功能都不是很清楚.还有ewb仿真软件,以前才来没有接触过,只是现在需要的时候才开始用它,它的功能,按键都不清楚.
通过这次课程设计,加强了我动手、思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西.做课程设计的时候,自己把整个书本都看了几遍,增强了自己对知识的理解,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,最后还是采取了上面的方法进行连接.从开始做课程设计那天起,脑中天天都想着同样的问题,怎么去接线,怎么去把电路弄得更加简单,怎么别人更容易看懂.但似乎时间过得真的很快,我用了好几天才把它完全弄完,完成后,心里有一种说不出的高兴.
这次课程设计之后,使我明白了,做任何事情都要认真仔细,不然的话,你会花更多的时间才会做好.课程设计有利于提高我们的动手能力,能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去.同时也丰富了我们的业余生活,提高我们对知识的理解能力.
参考文献
〔1〕 胡道元.计算机局域网.北京:清华大学出版社,2002年
〔2〕 江国强.现代数字逻辑电路习题指导.北京:电子工业出版社,2002年
〔3〕 李宜达.数字逻辑电路设计与实现.北京:科学出版社,2004年
〔4〕
蒋立平. 数字逻辑电路与系统设计. 北京:电子工
以上回答你满意么?
题 目: 数字钟的设计与制作
学 年
学 期:
专 业 班 级:
学 号:姓 名:
指导教师及职称:讲师
时 间:
地点:
设计目的
熟悉集成电路的引脚安排.
掌握各芯片的逻辑功能及使用方法.
了解面包板结构及其接线方法.
了解数字钟的组成及工作原理.
熟悉数字钟的设计与制作.
设计要求
1.设计指标
时间以24小时为一个周期
显示时,分,秒
有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间
计时过程具有报时功能,当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时
为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号.
2.设计要求
画出电路原理图(或仿真电路图)
元器件及参数选择
电路仿真与调试
PCB文件生成与打印输出.
3.制作要求 自行装配和调试,并能发现问题和解决问题.
4.编写设计报告 写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会.
设计原理及其框图
1.数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟.图 3-1所示为数字钟的一般构成框图.
图3-1 数字钟的组成框图
⑴晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路.
⑵分频器电路
分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768()次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数.分频器实际上也就是计数器.
⑶时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为12进制计数器.
⑷译码驱动电路
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.
⑸数码管
数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为LED数码管.
2.数字钟的工作原理
1)晶体振荡器电路
晶体振荡器是构成数字式时钟的核心,它保证了时钟的走时准确及稳定.
图3-2所示电路通过CMOS非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路,这个电路中,CMOS非门U1与晶体,电容和电阻构成晶体振荡器电路,U2实现整形功能,将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波.输出反馈电 阻R1为非门提供偏置,使电路工作于放大区域,即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器.电容C1,C2与晶体构成一个谐振型网络,完成对振荡频率的控制功能,同时提供了一个180度相移,从而和非门构成一个正反馈网络,实现了振荡器的功能.由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性,从而保证了输出频率的稳定和准确.
晶体XTAL的频率选为32768HZ.该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低,有利于减少分频器级数.
从有关手册中,可查得C1,C2均为30pF.当要求频率准确度和稳定度更高时,还可接入校正电容并采取温度补偿措施.
由于CMOS电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为10MΩ.较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性.
非门电路可选74HC00.
图3-2 COMS晶体振荡器
2)分频器电路
通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频.
通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现.例如,将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768(215),即实现该分频功能的计数器相当于15极2进制计数器.常用的2进制计数器有74HC393等.
本实验中采用CD4060来构成分频电路.CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高,而且CD4060还包含振荡电路所需的非门,使用更为方便.
CD4060计数为14级2进制计数器,可以将32768HZ的信号分频为2HZ,其内部框图如图3-3所示,从图中可以看出,CD4060的时钟输入端两个串接的非门,因此可以直接实现振荡和分频的功能.
图3-3 CD4046内部框图
3)时间计数单元
时间计数单元有时计数,分计数和秒计数等几个部分.
时计数单元一般为12进制计数器计数器,其输出为两位8421BCD码形式分计数和秒计数单元为60进制计数器,其输出也为8421BCD码.
一般采用10进制计数器74HC390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74HC390,其内部逻辑框图如图 2.3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3-4 74HC390(1/2)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QA与CPB(下降沿有效)相连即可.CPA(下降没效)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CPA相连.
秒十位计数单元为6进制计数器,需要进制转换.将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图3-5所示,其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连.
图3-5 10进制——6进制计数器转换电路
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,只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连,分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连.
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同,但是要求,整个时计数单元应为12进制计数器,不是10的整数倍,因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换.利用1片74HC390实现12进制计数功能的电路如图3-6所示.
另外,图3-6所示电路中,尚余-2进制计数单元,正好可作为分频器2HZ输出信号转化为1HZ信号之用.
图3-6 12进制计数器电路
4)译码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出,选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流,选用CD4511作为显示译码电路,选用LED数码管作为显示单元电路.
5)校时电源电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,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3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路,
图3-7 带有消抖动电路的校正电路
6)整点报时电路
一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒.其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波,较复杂的也可以是实时语音提示.
根据要求,电路应在整点前10秒钟内开始整点报时,即当时间在59分50秒到59分59秒期间时,报时电路报时控制信号.报时电路选74HC30,选蜂鸣器为电声器件.
元器件
1.实验中所需的器材
5V电源.
面包板1块.
示波器.
万用表.
镊子1把.
剪刀1把.
网络线2米/人.
共阴八段数码管6个.
CD4511集成块6块.
CD4060集成块1块.
74HC390集成块3块.
74HC51集成块1块.
74HC00集成块5块.
74HC30集成块1块.
10MΩ电阻5个.
500Ω电阻14个.
30p电容2个.
32.768k时钟晶体1个.
蜂鸣器.
2.芯片内部结构图及引脚图
图4-1 7400 四2输入与非门 图4-2 CD4511BCD七段译码/驱动器
图4-3 CD4060BD 图4-4 74HC390D
图4-5 74HC51D 图4-6 74HC30
3.面包板内部结构图
面包板右边一列上五组竖的相通,下五组竖的相通,面包板的左边上下分四组,每组中X,Y列(0-15相通,16-40相通,41-55相通,ABCDE相通,FGHIJ相通,E和F之间不相通.
个功能块电路图
一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路,数码管可从0---9显示,以次来检查数码管的好坏,见附图5-1.
图5-1 4511驱动电路
利用一个LED数码管,一块CD4511,一块74HC390,一块74HC00连接成一个十进制计数器,电路在晶振的作用下数码管从0—9显示,见附图5-2.
图5-2 74390十进制计数器
利用一个LED数码管,一块CD4511,一块74HC390,一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器,数码管从0—6显示,见附图5-3.
图5-3 74390六进制计数器
利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路,电路可从0—59显示,见附图5-4.
图5-4 六十进制电路
利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路,两个六十进制之间有进位,见附图5-5.
图5-5 双六十进制电路
利用CD4060,电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路,见附图5-6.
图5-6 分频—晶振电路
利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路,见附图5-7.
图5-7 校时电路
利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路.见附图5-8.
图5-8 整点报时电路
利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时,分,秒都会进位的电路总图,见附图5-9.
图5-9 时,分,秒的进位连接图
总接线元件布局简图,见附图6-1
芯片连接图见附图7-1
八,总结
设计过程中遇到的问题及其解决方法.
在检测面包板状况的过程中,出现本该相通的地方却未通的状况,后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至.
在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况,经检验发现主要是由于接触不良的问题,其中包括线的接触不良和芯片的接触不良,在实验过程中,数码管有几段二极管时隐时现,有时会消失.用5V电源对数码管进行检测,一端接地,另一端接触每一段二极管,发现二极管能正常显示的,再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好,在检测过程中发现有几根线有时能接通,有时不能接通,把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了.其次是由于芯片接触不良的问题,用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通,而检测的导线状况良好,其解决方法为把CD4511的芯片拔出,根据面包板孔的的状况重新调整其引脚,使其正对于孔,再用力均匀地将芯片插入面包板中,此后发现能正常显示,本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511,经更换后均能正常显示.
在连接晶振的过程中,晶振无法起振.在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图,发现是由于12脚未接地所至.
在连接六进制的过程中,发现电路只能4,5的跳动,后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至,经纠正后能正常显示.
在连接校正电路的过程中,出现时和分都能正常校正时,但秒却受到影响,特别时一较分钟的时候秒乱跳,而不校时的时候,秒从40跳到59,然后又跳回40,分和秒之间无进位,电路在时,分,秒进位过程中能正常显示,故可排除芯片和连线的接触不良的问题.经检查,校正电路的连线没有错误,后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA,QB,QC和QD脚,发现QA脚时有电压时而无电压,再检测秒到分和分到时的进位端,发现是由于秒到分的进位未拔掉所至.
在制作报时电路的过程中,发现蜂鸣器在57分59秒的时候就开始报时,后经检测电路发现是由于把74HC30芯片当16引脚的芯片来接,以至接线都错位,重新接线后能正常报时.
连接分频电路时,把时个位的QD和时十位的1脚断开,然后时十位的1脚接到晶振的3脚,时十位的3脚接到秒个位的1脚,所连接的电路图无法正常工作,时十位从0-9的跳,时个位只能显示一个0,在这个电路中3脚的分频用到两次,故无法正常显示,因此要把12进制接到74HC390的一个逻辑电路空出来用于分频即可,因此把时十位的CD4511的12,6脚接地,7脚改为接74HC390的5脚,74HC390的3,4脚断开,然后4脚接9脚即可,其中空出的74HC390的3脚就可用于2Hz的分频,分频后变为1Hz,整个电路也到此为正常的数字钟计数.
2.设计体会
在此次的数字钟设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.
在连接六进制,十进制,六十进制的进位及十二进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.
在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,例如仿真的连接示意图中,往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚,因此在实际的电路连接中往往容易遗漏.又例如74HC390芯片,其本身就是一个十进制计数器,在仿真电路中必须连接反馈线才能正常显示,而在实际电路中无需再连接,因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的.
在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的.
3.对该设计的建议
此次的数字钟设计重在于仿真和接线,虽然能把电路图接出来,并能正常显示,但对于电路本身的原理并不是十分熟悉.总的来说,通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力.
——带有整点报时的数字钟设计与制作
指导教师____戴伏生___________
学号____________
姓名_____________
一、 设计的性质、目的和任务
二、 设计课题要求
(1)构造一个24小时制的数字钟。要求能显示时、分、秒。
(2)要求时、分、秒能各自独立的进行调整。
(3)能利用喇叭作整点报时。从59分50秒时开始报时,每隔一秒报时一秒,到达00分00秒时,整点报时。整点报时声的频率应与其它的报时声频有明显区别。
三、 设计的内容、电路原理和详细的设计过程
(1)总设计图
(2)分频器
设计过程:由于给出的是4M=10^6HZ,没经过一个74160可以将输出频率 变为输入频率的1/10,而每经过一个TFF可以将输出频率变为输入频率的1/2,按上图连接电路,即可获得1HZ、20HZ、1KHZ、2KHZ的频率。
(3)校时模块
秒校时
分校时
设计过程:由于分和小时的校时系统是一样的,所以只截取了分的校时系统,上图的second和minute为校时开关按钮,或门的输出端连接的是74160计时器的CLK,当开关为闭合时,1HZ和jinwei所输入的脉冲信号不工作,此时按键信号给CLK信号一个上升沿,74160则进1。在DFF的CLK上我选用了20HZ的频率,之所以选用20HZ是为了保证在按下校时开关时有一个上升沿脉冲时Q端输出信号1,试过16HZ和32HZ,前者不是很灵敏,不能保证按下后会跳数,后者过于灵敏,易连续跳数,折中选取20HZ,个人在使用中基本可以保证稳定。
若想获得连续的上升脉冲沿,只需在DFF前与一个一定频率即可,如下图,个人建议频率不易过大,那样不易控制松手时间。
(4)计时模块
小时计时
分计时
秒计时
设计过程:上图中所有CLK连接的都是校时模块的输出端,图上的计数器均为置零接法,分和秒的进位输出用与门连接一次再输入小时模块的进位输入端,这样才能保证时钟的正常显示。
(5)译码器
SUBDESIGN yima
(k,j,i,h:input
a,b,c,d,e,f,g,o:output
)
BEGIN
TABLE
k,j,i,h=>a,b,c,d,e,f,g,o
0,0,0,0=>0,0,0,0,0,0,1,1
0,0,0,1=>1,0,0,1,1,1,1,1
0,0,1,0=>0,0,1,0,0,1,0,1
0,0,1,1=>0,0,0,0,1,1,0,1
0,1,0,0=>1,0,0,1,1,0,0,1
0,1,0,1=>0,1,0,0,1,0,0,1
0,1,1,0=>0,1,0,0,0,0,0,1
0,1,1,1=>0,0,0,1,1,1,1,1
1,0,0,0=>0,0,0,0,0,0,0,1
1,0,0,1=>0,0,0,0,1,0,0,1
END TABLE
END
设计过程:本段为本次设计中唯一的一个用语言编写的模块,由于试验箱上的数码管属于共阳极接法,所以为了去掉数字后面跟着的点,所以设计了8位输出,第八位,既O位全部显示为1,这样可以保证点始终保持暗的状态,实际上还可以在分与秒之间,小时与分之间的点亮着,以便区分,此时程序应稍作变动,如下
SUBDESIGN ss
(k,j,i,h,z:input
a,b,c,d,e,f,g,o:output
)
BEGIN
TABLE
k,j,i,h=>a,b,c,d,e,f,g
0,0,0,0=>0,0,0,0,0,0,1
0,0,0,1=>1,0,0,1,1,1,1
0,0,1,0=>0,0,1,0,0,1,0
0,0,1,1=>0,0,0,0,1,1,0
0,1,0,0=>1,0,0,1,1,0,0
0,1,0,1=>0,1,0,0,1,0,0
0,1,1,0=>0,1,0,0,0,0,0
0,1,1,1=>0,0,0,1,1,1,1
1,0,0,0=>0,0,0,0,0,0,0
1,0,0,1=>0,0,0,0,1,0,0
END TABLE
o=z
END
此时只需在第二个和第四个译码器的输入Z端接地,其余Z端接高电压即可
(6)报时模块
设计过程:本模块全部由门电路来实现,最下面的与门连接的是分的59和秒的50,两个或非门非别连接分的8根线和秒的8根线,由图上的逻辑可以看出在59分5X秒时,是1KHZ与1HZ与后输出,声音频率较低,在00分00秒的状态下,2KHZ与1HZ与后输出,声音频率较高,1HZ的作用是为了让声音在每秒响一下。
四、 调试与仿真结果
(1) 计数仿真(秒向分进位)
(2) 按键仿真
五、 调试中遇到的问题及解决的方法
(1) 计数器的接法
一开始,把秒(分)向分(小时)的进位信号直接赋给了EP和ET,校时信号赋给CLK在上试验箱上演练的过程中发现,时钟在其自主走动时,一切正常,但在按校时键调节是个位数会在按到7后回0,到9后会向前进一位到8,在模块单独仿真时不会出现这种状况,秒和分连起来仿真时也不会出现问题,只有在秒,分,小时联合起来仿真时才会发现这个问题,猜测可能是74160的构造问题才导致这一结果,后来,在不断地尝试修改中,才使校时系统正常运转。
(2) 关于进位
一开始,在分和秒的计数器选择了一样的接法,但是在试验箱上演练时,发现分进位总是比秒快一秒,也就是说在秒刚到59时分就已经进了一位,而分和小时却能保证一致进位,为了在现实上正常,所以只能把秒的进位输出信号的59改成了00。
六、 详谈自己的体会、感想、建议
1、四相步进电动机转动,芯片74HC08,CD4013实现。
2、三人无弃权的多数表达器(两人或者两人以上赞同则输出1),要求用74HC00、74HC11实现。
3、用74HC04、74HC08、74HC27实现一个三变量不一致电路(当输入变量不一致时输出1)。
下面是实用性的,自由发挥:
1、四路抢答器。
2、步进电动机正反转控制。
3、具有数字显示的洗衣机时控电路(这个是我们数电课的实训小组设计,百度文库里有详细的题目)
有能力的话,可以做多路抢答器,也可以自己设计彩灯转啊转,流水灯流啊流之类的,怎样好看怎么设计。