数字电子技术课程实习

数字电子技术课程实习数字钟的设计电气自动化教研室数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分。为了帮助同学们将已经学过的比较零散的数字电路的知识能够有机的、系统地联系起来用于实际，培养综合分析、设计电路的能力，进行数字钟的设计是必要的。目标与任务：•掌握数字钟的工作原理。•理解数字电路的设计方法。•掌握典型集成芯片的功能的使用。•能按课题需要查阅书籍、手册、图表和文献资料。•掌握数字钟的组成原理，能自行设计相应的出电路。•掌握使用EDA（电子设计自动化）工具设计数字电路的方法，包括设计输入、编译、软件仿真、下载和硬件仿真等全过程。设计要求：用中、小规模集成器件设计一个数字钟l、有时、分、秒数字显示2、计时以一周夜24小时为一周期。3、具有校时功能。任何时候可对数字钟进行校准。4、具有报时功能。计时至整点时，扬声器鸣响。5、写出设计总结报告。实习条件•数字电子技术实验台•可编程逻辑器件模块•软件平台是ALTERA公司的QUARTUSII总体设计：根据设计要求和给定的条件，选择总体电路方案。并根据整机的功能要求，将复杂的电路分解成若干个较简单的单元电路，明确各个单元的作用和任务，画出整机的原理方框图。1、信号源时序电路的工作需要脉冲触发，数字钟的心脏就是1Hz脉冲信号源。2、计数器它应由模为60的秒计数器、模为60的分计数器及模为24的时计数器组成。3、译码显示时、分、秒均为数字显示，需要由计数器经译码器驱动数码管实现。4、校时电路本设计只要求校小时、校分钟，故可采用开关控制校时方法，直接用秒脉冲对时、分计数器进行校时操作。5、整点报时为使数字钟在整点报时并有乐感，可设计一音乐鸣响电路，用分向时的进位信号触发。数字钟方案框图计数器时钟信号校时电路译码显示整点报时数字钟的组成和原理数字钟一般由石英振荡器、分频器、计数器、译码器/驱动器、显示器以及校时和报时等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广泛的基本电路。石英晶体振荡器产生的脉冲信号送到分频器，分频器将振荡器输出的脉冲信号分成每秒一次（1HZ）的方波作为秒脉冲，秒脉冲信号送入计数器进行计数，并把累计的结果通过译码以“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示出来。“秒”、“分”计数均由两级计数器组成的六十进制计数电路实现。“时”计数由两级计数器组成的二十四进制计数电路来实现。所有计数结果由对应的译码器和LED（或LCD）数码管显示出来。数字钟电路原理框图功能部件的实施1、时钟源电路2、秒、时、分计数器电路采用两块74LS90十进制计数器级联，利用反馈归零的办法，分别接成60进制、60进制、24进制计数器电路。秒进位信号作为分计数器的时钟，分进位信号作为小时计数器的时钟。功能部件的实施3、时间校准电路（1）校秒：采用等待校时法，用秒校时开关将秒计数电路输入的秒脉冲信号切断，使秒显示停留在原来所显示的秒状态不动，等待着当此中显示与标准时间秒显示相同时，立即恢复秒脉冲，完成秒显示的校准任务。功能部件的实施3、时间校准电路（2）校时、分：采用加速校时法，就是将秒信号直接加到分计数或时计数电路的输入端，使分或时的显示变化极快，当分或时的显示变化到所需的钟点时，切断校时电路，完成校时任务。功能部件的实施4、整点报时电路要求在差10秒为整点时开始产生每隔一秒鸣叫一次的响声，声音共6次，每次持续1秒。前五声为低音500HZ左右，后一声为高音1KHZ左右。其中包括控制部分和音频部分。功能部件的实施方案一：音乐整点报时电路功能部件的实施方案二：用门电路构成功能部件之间的连接单元电路选定后，要认真地解决他们之间的连接，以保证单元电路在电平上、时序上协调一致，在电气性能上应该相互匹配，保证各部分逻辑功能得以实现并稳定工作。功能部件之间的连接时钟源与计数器及校时电路之间的连接时钟源提供的信号送至秒个位计数器的CP输入端；时钟源提供的信号同时送至校分电路和校时电路的校准输入端。计数器与计数器之间的连接将秒计数器的清零信号送至校分电路的正常输入端作为向分计数器的进位信号；分计数器的清零信号送至校时电路的正常输入端作为向时计数器的进位信号。功能部件之间的连接计数器与译码显示器之间的连接作为信号连接，将各计数器的Q3Q2Q1Qo分别送至译码器的A3A2A1Ao端即可。计数器与整点报时电路之间的连接将分向时计数器的进位信号作为整点报时电路的触发信号即可。根据已经确定的功能部件，最后组装成完整的数字钟。系统逻辑图显示器译码器24进制计数器显示器译码器显示器译码器60进制计数器显示器译码器显示器译码器60进制计数器显示器译码器整点报时校时电路校分电路时钟源调试振荡频率调节振荡频率是否约为lHz计数器和显示器测试将1Hz脉冲信号分别送入各级计数器的输入端，通过显示，观察计数器和显示器是否工作正常。校准测试调好“秒”、“分”、“时”计数电路和译码显示电路后，则可以通过校时电路，校准“时”、“分”、“秒”。如工作正常，整点报时电路应按时发出声响。实际操作中建议连接一部分电路，测试一部分电路，逐级完成。