第一篇：数字电路毛刺消除
数字电路课程设计——数字钟
四川工业科技学院 电子信息工程学院课程设计 专业名称:电子信息工程 课程名称：数字电路课程设计 课题名称：自动节能灯设计 设计人员：蔡志荷 指导教师：廖俊东 2018年1月10日
《模拟电子技术课程设计》任务书
一、课题名称：数字钟的设计
二、技术指标：
(1)掌握数字钟的设计、组装和调试方法。 (2)熟练使用proteus仿真软件。 (3)熟悉各元件的作用以及注意事项。
三、要求：
(1)设画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的
功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。 (2)设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 (3)选择合适的元器件，设计、选择合适的输入信号和输出
方式，确保电路正确性。
指导教师：廖俊东 学生：蔡志荷
电子信息工程学院
2018年1月 10日
课程设计报告书评阅页
课题名称：数字钟的设计 班级：15级电子信息工程4班 姓名：蔡志荷
2018年1月 10日
指导教师评语：
考核成绩：指导教师签名：
20 年月
目录
摘要 .................................................................................................................................................. 1 第1章设计任务与要求 ................................................................................................................... 2
1.1 设计指标数字钟简介 ..................................................................................................... 2 1.2 具体要求 ......................................................................................................................... 2 1.3 设计要求 ......................................................................................................................... 3 第2章元件清单及主要器件介绍 ................................................................................................... 4
2.1 元件清单 ......................................................................................................................... 4 2.2 主要器件介绍 ................................................................................................................. 4
2.2.1 74LS90计数 ........................................................................................................ 4 2.2.2 74LS47 ................................................................................................................. 5 2.2.3 七段数码显示器 ................................................................................................. 7
第3章设计原理与电路 ................................................................................................................... 8
3.1 计时电路 ......................................................................................................................... 8
3.1.1 计秒、计分电路 ................................................................................................. 8 3.1.2 计时电路 ......................................................................................................... 10 3.2 校时电路 ....................................................................................................................... 11 3.2.1 报时锁存信号 ................................................................................................... 13 3.2.2 报时 ................................................................................................................... 13 第4章仿真结果及误差分析 ......................................................................................................... 15 4.1 实验结果 ....................................................................................................................... 15 4.2 实时分析 ....................................................................................................................... 15 第5章设计总结 ............................................................................................................................. 16 参考文献......................................................................................................................................... 17
四川工业科技学院数字电路课程设计
摘要
本次课程设计的主题是数字电子钟。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器、整点报时电路组成。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，这里用多谐振荡器加分频器来实现。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译码，通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发蜂鸣器实现报时。
数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出;用控制电路和调节开关对LED显示的时间进行调节，以上两部分组成主体电路。通过译码电路将秒脉冲产生的信号在报警电路上实现整点报时功能等，构成扩展电路。本次设计由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管设计了数字时钟电路，可以实现：计时、显示，时、分校时，整点报时等功能。
关键词：数字时钟，振荡器，计数器，报时电路
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第1章 设计任务与要求
1.1 设计指标数字钟简介
数字钟电路是一款经典的数字逻辑电路，它可以是一个简单的秒钟，也可以只计分和时，还可以计秒、分、时，分别为12进制或24进制，外加校时和整点报时电路。
数字钟已成为人们日常生活中必不可少的生活日用品。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、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点。
因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、精度、稳定等优点，电路装置十分小巧,安装使用也方便而受广大消费的喜爱。
1.2 具体要求
1、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法;
2、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;
3、提高电路布局，布线及检查和排除故障的能力。
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1.3设计要求
1、设计一个有“时”、“分”、“秒”(23小时59分59秒)显示，且有校时功能的电子钟。
2、用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试
3、画出框图和逻辑电路图、写出设计、实验总结报告。
4、整点报时。在59分51秒时输出信号，音频持续10秒，在结束时刻为整点。
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第2章 元件清单及主要器件介绍
2.1 元件清单
1、74LS90(6个)
2、74LS47(6个)
3、74LS00(6个)
4、74LS20(6个)
5、74LS04(6个)
6、共阳七段数码显示器(6个)
7、蜂鸣器(1个)
8、快关若干，电阻若干
2.2 主要器件介绍
2.2.174LS90计数
本题目核心器件是计数器，常用的有同步十进制计数器74HC160以及异步
二、
五、十进制计数器74LS90.这里选用的是74LS90芯片。
74LS90的引脚图如图2-1表示。
图2-1 74LS90内部是由两部分电路组成的。一部分是由时钟CKA与一位触发器Q0组成的二进制计数器，可记一位二进制数;另外一部分是由时钟CKB与三个触发器Q
1、Q
2、Q3组成的五进制异步计数器，可记五个数000~111.如果把Q0和CKB连接起来，CKB从Q0取信号，外部时钟信号接到CKA上，那么由时钟CKA和Q0、Q
1、Q
2、Q3组成十进制计数器。
R0(1)和R0(2)是异步清零端，两个同时为高电平有效;R9(1)和R9(2)是置
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9端，两个同时为高电平时，Q3Q2Q1Q0=1001,;正常计数时，必须保证R0(1)和R0(2)中至少一个接低电平，R9(1)和R9(2)中至少一个接低电平。
74LS90的功能表如表2-1所示。
表2-1 2.2.274LS47 74LS47的引脚图如图2-3表示。
图2-3 译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用。
表2-2列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。
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表2-2 H=高电平，L=低电平，×=不定 74LS47译码器原理如图2-4.
图2-4
74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器， 74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码， 可以直接把数字转换为数码管的显示数字， 从而简化了程序，节约了 单片机的IO开销。因此是一个非常好的芯片!但是由于目前从节约成本的角度考虑， 此类芯片已较少用， 大部份情况下都是用动态扫描数码管的形式来实现数码管显示。
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2.2.3 七段数码显示器
共阳极七段数码管引脚图如图2-5表示。
图2-5 LED数码管中的发光二极管共有两种连接方法：
1、共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。实验中使用的LED显示器为共阴极接法。
2、共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮，而输入高电平的则不点亮。
注：课设中使用的是共阳极数码管。
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第3章 设计原理与电路
3.1 计时电路
计时电路共分三部分：计秒、计分、计时。其中计秒和记分都是60进制，而计时为24进制。难点在于三者之间进位信号的实现。
3.1.1 计秒、计分电路
1、个位向十位的进位实现。
用两片74LS90异步计数器接成一个一步的60进制计数器。所谓异步60进制计数器，即两片74LS90的时钟不一致。各位时钟为1Hz方波来计秒，十位计数器的时钟信号需要从个位计数器来提供。
进位信号的要求是在十个秒脉冲中只产生一个下降沿，且与第十秒的下降沿对齐。只能从个位计数器的输出端来提供，不可能从其输入端来找。而计数器的输出端只有Q0、Q
1、Q
2、Q3四个信号，要么是其中一个，要么是它们之间的逻辑运算结果。
把个位的四个输出波形画出来，如图3-1所示。
图3-1 由于74LS90是在时钟的下降沿到来时计数，所以Q3正好符合要求，在10秒之内只给出一个下降沿，且与第19秒的下降沿对齐。Q2虽然也只产生一个下降沿，但产生的时刻不对。这样，个位和十位之间的进位信号就找到了，把个位的Q3(11端)连接到十位的CKA(14端)上。
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2、六十进制的实现
当几秒到59时，希望回00.此时个位正好计满十个数，不用清零即可自动从9回0;十位应接成六进制，即从0~5循环计数。用异步清零法，当6出现的瞬间，即Q3Q2Q1Q0=0110时，同时给R0(1)和R0(2)高电平，使这个状态变成0000，由于6出现时间很短，被0取代。接线如图3-2所示。
图3-2 当十位计数到6时，输出0110，其中正好有两个高电平，把这两个高电平Q2和Q1分别接到74LS90的R0(1)和R0(2)端，即可实现清零。一旦清零，Q2和Q1都为0，不能再继续清零，恢复正常计数，直到下次再同时为1。
计秒电路的仿真图如图3-2所示，计分电路和计秒电路是完全一致的，只是周期为1S的时钟信号改成了周期为60秒即1分钟的时钟信号。
3、秒向分的进位信号的实现
积分电路的关键问题是找到秒向分的进位信号。当秒电路计到59秒时，产生一个高电平，在计到60秒时变成低电平，来一个下降沿送给计分电路做时钟。 计秒电路在计到59时的十位和个位的状态分别为0101和1001，把这四个1与起来即可，即十位的Q2和Q0，个位的Q3和Q0，与的结果作为进位信号。使用74LS20四入与非门串反相器构成与门，如图3-3所示。
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图3-3 计分电路与计秒电路一样，只是四输入与门产生的信号应标识为59分。
3.1.2 计时电路
用两片74LS90实现二十四进制计数器，首先把两片74LS90都接成十进制，并且两片之间连接成具有十的进位关系，即接成一百进制计数器，然后在计到24时，十位和个位同时清理。计到24时，十位的Q1=1，个位的Q2=1，应分别把这两个信号连接到双方芯片的R0(1)和R0(2)端。如个位的Q2接到两个74LS90的R0(1)清零端，十位的Q1接到两个74LS90的R0(2)清零端。
计时电路的个位时钟信号来自秒、分电路产生59分59秒两个信号相与的结果，如图3-4所示。
图3-4
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计分和计时电路可以先单独用秒脉冲调试，以节省时间。联调时，可把秒脉冲的频率加大。
图3-5是一个链接好的简单的没有校时和报时的数字时钟电路。
图3-5 图中为了把数显集中到一块，可以直接把时、分、秒的数码管拖动到一起。但为了仿真时使器件管件的逻辑状态显示不影响数显的效果，可以从主菜单中把逻辑显示去掉即可。
3.2 校时电路
接下来把校时电路加上，校时电路主要完成校分和校时。选择较分时，拨动一次开关，分自动加一;选择校时时，拨动一次开关，小时自动加一。校时校分应准确无误，能实现理想的时间校对。校时校分时应切断秒、分、时计数电路之间的进位连线。
如图3-6，红色线框内是校时电路，由去抖动电路和选择电路组成。
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图3-6 其中，计到59分的信号已有，如图3-6中所示。只需把它和计秒电路的十位中的Q2Q0相与作为开始报时的一个条件即可。见图3-7，U16:A和U10:D组成的与门输出即为报时开始信号。
图3-7
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3.2.1 报时锁存信号
用秒个位的计数器输出进行四高一低的报时锁存信号。现在来分析一下50~59秒之间秒个位的状态。
秒个位：Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1
结合题目要求，通过这些状态的观察发现，秒个位的Q3’和Q0逻辑与后，正好在秒个位计到
1、
3、
5、7时产生高电平，0、
2、
4、6时产生低电平，可作低四声报时的锁存信号;秒个位的Q3和Q0逻辑与后，正好在秒个位为9时产生高电平，可做高音的报时锁存信号;这样就产生了两个报时锁存信号。
3.2.2 报时
把上述分析所得到的的报时开始信号分别和两个报时锁存信号相与，产生两路报时锁存信号，如图3-7，上面一路为高音报时锁存，下面一路为低音报时锁存。图中左面三个与非门实现的是与或逻辑，前面已介绍。
上下两路报时锁存信号分别与1kHz和500Hz的音频信号(20Hz~30kHz)相与或来驱动数字喇叭，实现整点报时功能。这里喇叭使用元件SOUNDER,它接收数字信号。
实验时，把59分50秒这个报时开始信号直接用高电平取代，这样比较省时。另外实际连接电路时，可用555定时器产生一个1kHz的方波，再经D触发器二
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分屏得到500Hz的方波信号。计时电路的1Hz方波也可由555定时器产生，但由于标准电阻和电容值的选择会带来一些积累误差，也可选用其他更精确的振荡电路来实现。
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第4章 仿真结果及误差分析
4.1 实验结果
成功设计一个有“时”、“分”、“秒”(23小时59分59秒)显示，有校时功能的电子钟。能够实现整点报时。在59分51秒时输出信号，音频持续10秒，在结束时刻为整点。且能够正常仿真。
如图4-1是完整的数字钟电路图。
图4-1 4.2 实时分析
本次课程设计电路完全按照仿真图所连的，在测试时，当开始进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，发现计数电路的秒电路开始乱跳出错。因此，电路一定是有地方出错了，在反复对照后，发现是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时一定要注意把不要的多余的线拿掉。
仿真时用的脉冲是用的软件里的时钟脉冲，没有使用555定时器，可能会造成一定的误差。
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第5章 设计总结
通过这次数字电子钟的课程设计，我们把学到的东西与实践相结合，深化了我对数字电路设计和模拟电路的设计，让我在设计的实践中获得了更多的知识，同时锻炼了我的动手能力。在这过程中对我们学的知识了更进一步的理解，而且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，也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。
虽然这只是一次学期末的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课设计的一般步骤、方法和设计中应注意的一些问题。我觉得这次设计是很有重要意义的，它锻炼了同学们对待问题时的态度和处理事情的能力，了解了各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点，同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。
总之，这次课程设计让我学到了好多东西，这种课程设计对一个大学生是非常重要的。在此我要感谢我同组的搭档蔡西!然后，非常感谢廖老师的耐心指导!
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参考文献
【1】张存礼、韩爱娟主编. 电子技术综合实训.北京师范大学出版社.2005.8。 【2】朱清慧主编.Proteus教程.清华大学出版社.2011.6。 【3】阎石主编.数字电子技术基础. 高等教育出版社.2016.4。
第二篇：数字电路课程设计数字时钟实现
应用科技学院
《电子技术课程设计报告》
设计题目：数字钟的设计与制作
专业班级：13级《物联网工程》2班 姓名：白雪 王贞 张莹 学号：068 108 131 指导老师：刘烨
时间：2015年5月15日~ 2015年 5 月30日 地点：四教4414实验室
海南大学儋州校区应用科技学院
摘要：
数字时钟是一种用数字电路技术实现秒﹑分﹑时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因而得到了广泛的应用。小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字时钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用14位二进制计数器CC4060芯片、7双BCD同步加计数器CD4518芯片、十进制加计数器/7段译码器CD4033芯片等连接成60和12进制的计数器,再通过七段数码管显示，构成了简单数字时钟。 关键词：数字时钟;555芯片;计数器;数码管
2
海南大学儋州校区应用科技学院
1设计目的 ................................................................................................................................ 4 1.1设计指标 ......................................................................................................................... 4 2课程设计任务及要求 ............................................................................................................ 4 2.1 设计任务 ........................................................................................................................ 4 2.2 设计要求 ........................................................................................................................ 4 3系统设计 ................................................................................................................................ 4 3.1 设计思路 ........................................................................................................................ 4 3.2 系统设计 ........................................................................................................................ 5 3.2.1 原理图及说明 ....................................................................................................... 5 3.2.2 具体设计 ................................................................................................................. 6
3.2.2.1.小时计时电路 ............................................................................................... 6 3.2.2.2.分钟计时电路 ............................................................................................... 6 3.2.2.3.秒钟计时电路 ............................................................................................... 6 3.2.2.4.手动时间校准电路的设计 ........................................................................... 6 3.2.2.5.光敏电阻的设计 ........................................................................................... 6
4 主要元器件的介绍 ............................................................................................................... 7 4.1 40161------4位二进制同步计数器(有预置端，异步清除) ..................................... 7 4.2 CD40106 .......................................................................................................................... 7 4.3 CD4009 ............................................................................................................................ 8 5 电路板的安装与测试 ........................................................................................................... 8
3
海南大学儋州校区应用科技学院
1设计目的
数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。
我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
1.1设计指标
1. 时间以12小时为一个周期; 2. 显示时、分、秒; 3. 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间;
2课程设计任务及要求
2.1 设计任务
1、设计一个有“时”，“分”，“秒”(11小时59分59秒)显示且有校时功能的数字时钟钟;
2、 用中小规模集成电路组成数字时钟。
2.2 设计要求
1.用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器，输入1HZ的时钟;(对已有1kHz频率时钟脉冲进行分频);
2.能显示时、分、秒，12小时制; 3. 设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲;
4.用双BCD同步加计数器CD4518芯片设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器.;
5.用十进制加计数器/7段译码器CD4033芯片设计一个12小时计数器, 6. 译码显示电路显示时间。
3系统设计
3.1 设计思路
数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路、整点报时电路等组成。工作原理为时钟源用以产生稳定的脉冲信号，作为数字种的时间基准，要求震荡频率为1HZ，为标准秒脉冲。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用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，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12进制计数器，可以实现12小时的累计。LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。
4
海南大学儋州校区应用科技学院
本设计使用芯片数最少、计时准确、动态显示的节电工作方式(耗电量仅为静态显示模式的1.8%)、调试方便、时间校准方便。电路中的振荡器XT为目前多数石英晶体电子表中使用的频率为215=32768HZ的石英晶体，经IC(2CC4060)组成的14级2分频和IC3A(CD4518)组成的一级2分频后可得到1HZ的“秒”脉冲信号。用6个40161分别控制6个数码管，用逻辑门电路选择各个数码管的最大数字，比如说输出9， 就要对应的输入二进制数1001，输出3对应0011，1对应 0001。逻辑门电路选择好最大数，就接入下一个40161的 CLK 端，来进位。MR端要接入与非门和40106之间，读取最大数。我们设计的是实现0~9,0~5,0~1,0~2的进位方式。从秒开始，0~59，分0~59，时0~11. 3.2 系统设计
3.2.1 原理图及说明
时LED数码管分LED 数码管秒LED数码管时计数(十二进制)分计数(六十进制)秒计数(六十进制)时校准分校准晶体振荡器分频器 (1)电路原理框图
(2)电路原理图
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海南大学儋州校区应用科技学院
用555电路构成的1KHz多谐振荡器，调节电阻R3可以改变输出信号频率。74LS160是二，五，十进制同步加法器，用三片74LS90构成三级十分频器，将1KHz矩形波分频得到1Hz基准秒计时信号。由于74LS160是十进制计数器，分别将个位接成十进制计数器，十位接成六进制计数器，分别将个位的RCO输出端接十位的9脚端，就构成60进制计数器，用两个相同的60进制计数器分别做作为秒，分计时，并在个位和十位输出端接上数码显示管显示小时计数器直接采用整体反馈清零法构成24进制计数器。 工作原理：振荡电路产生的1KHZ脉冲信号经三级十分频电路分频后产生的1HZ脉冲信号输入74LS90N连成的60进制秒计数器，再由秒计数器每60秒进位输出给60进制分钟计数器，分钟计数器满60后产生进位信号输入给24进制小时计数器，从而实现12小时制电子钟的功能。
3.2.2 具体设计
3.2.2.1.小时计时电路
小时计时电路由两块4033B和4081芯片7段译码器组成12进制计数电路。该电路译码器能识别数字00到11的计数，当接收到从“分”传来信号到芯片4033的第1个管脚时，使得在小时的计数模块进行加1，每接收到一次信号，即进行一次计数，计一次为一小时，同时将信号反馈回“分”，使得将计数清零。即可可以将小时从“00”到“11”后，在继续计时时，计数器计数将会被置回“00”。使整个计数器在小时的计数模块成为从“00”到“11”到清零循环回“00”到“11”这样的12进制的12个稳定状态的计时方法。 3.2.2.2.分钟计时电路
与小时计时模块相比，分钟计时模块相对简单些。它的电路原理是由于两块4033B芯片组成的60进制的分钟计数方式，该译码器电路能识别信号59，整个计数计时方式是从“00”到“01”“02”.....“59”在到“00”的共60个稳定状态的自动连续循环模式。 3.2.2.3.秒钟计时电路
秒钟的计数又有些相同与不同。它同样是由4033B两块芯片进行构成60进制计数。该译码器识别信号至59，然后清零循环计数。计数方式与分钟计数方式一样。但除了4033B芯片外，外加了4060和4518两块芯片。外加了两块芯片使得在秒钟计数模块有了自动的计数方法。而不是通过外来校准不停的进行调整计数。
3.2.2.4.手动时间校准电路的设计
S1和S2分别为“小时”与“分”的手动校准电路。S1按动一次，在小时计时部位计数加1，S2按动一次，在分钟计时计数数码管显示上显示加1,。滤波电路C
3、R10和C
4、R13分别用来吸收S1和S2的动作产生的电压抖动。二极管D
1、D2分别为“小时”与“分”校准电路与相邻下一级计数器“清零”端R之间的单向隔离文件。R
11、R12为手动校准电路的限流范围。 3.2.2.5.光敏电阻的设计
光敏电阻R1～R6分别为数码管DS1～DS6夜间工作在节电模式时的亮度自动控制电路。光敏电阻可选用MG41-22或MG45-
12、或560
6、6106型(亮电阻≤2KΩ，暗电阻≥900KΩ)。每只数码管的公共端第3(8)脚通过一光敏电阻串联晶体开关管9013接地。当夜晚室内光线较暗时，数码管自动降低亮度。数码管DS1～DS6采用超高亮度的数码管5011型，这种LED数码管耗电为普通数码管的十分之一，每个段码的驱动电流仅为1mA，就可以发出普通数码管20mA
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工作电流时相同的亮度。当其工作电流达20mA时，发出光亮足以保证在室外阳光下正常显示。该控制电路可使数码管显示的供电电流降低到原来的1/30，即为10～15 mA的水平。开关管Q1～Q3选用9013(40V、0.5A、0.625W、低频)可满足控制两个数码管阴极电流通断的要求。本设计还充分利用芯片CD4033的“零”数字消隐功能，即当十位上海数字为零时，该数码管不亮。例如，当时间为9时8分5秒，不是显示“09”时“08”分“05”秒，而是显示“9”时“8”分“5”秒，该设计方案可使数码管显示的供电电流降低到原来的1.8%，即为5～9 mA的水平，可大大降低电源的能耗。
4 主要元器件的介绍
4.1 40161------4位二进制同步计数器(有预置端，异步清除)
40161是4位可编程计数器，复位采用异步方式，当CLEAR为低电平时，使四个输出端均置为低电平，而与CLOCK、/LOAD或PE、TE输入的状态无关，/LOAD为低电平时，计数器无效，使输出端在下一时钟脉冲与设置的数据一致，并与PE、TE输入端的状态无关。
N位同步级联计数器可由超前进位电路实现，不需要外加控制，此功能由两个计数控制输入端和进位输出端完成。PE、TE输入端均为高电平时，计数有效，当计数超过“15”时，进位输出端CARRY OUT(CO)即产生一正向输出脉冲，其脉冲宽度约等于Q1输出正向宽度，此正向溢出进位脉冲可使下一级联电路有效，时钟无论为高电平或低电平，均可实现PE或TE输出的逻辑转换。
4.2 CD40106 CD40106由六个施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有施密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V T+)和下降电压(V T-)之差定义为滞后电压。它的2 4 6 8 10 12引脚是数据输出端，1 3 5 9 11 13是数据输入端，14是电源正，7接地。
CD4016引脚图
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4.3 CD4009 CD4009是十六进制的CMOS缓冲器/变换器
5 电路板的安装与测试
为了方便检测，电路有6位数码管安装在CD4033的上方，分别显示出时“00~11”分“00~59”秒“00~59”的时钟显示。根据电路的设计特点，在安装过程中，基于测试同时进行。在安装测试顺序是①1HZ脉冲信号的产生电路，运用逻辑笔测试芯片IC34的Q0端的“1HZ”的脉冲输出信号;②“秒钟”计数/译码/显示电路，显示0秒钟~59秒钟，运用逻辑笔测试芯片IC5A第3期的“满60秒进一”的进位脉冲输出信号;③“分”钟计数/译码/显示电路，显示0分钟~59分钟，运用逻辑笔测试芯片IC58第四脚的“满60进一”的进位脉冲输出信号;④“小时”计数/译码/显示电路，显示0小时~12小时，运用逻辑笔测试芯片IC5C第10脚的“清零”脉冲输出信号;⑤分别按动开关S
1、S2，测试时间校准电路的功能及可靠性;⑥用厚纸片遮蔽敏光电阻的上方，观测数码管亮度显示接受控制前后的响应情况。6个单元电路组装合格后，电路可以显示12小时内的任一时间。时间校准电路组装完成后，可以校准当前时间，并验证一昼夜
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24小时的计时误差是否在一定范围内;然后在一定电源内测量整机最大工作电流是否也在一定范围之间。
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第三篇：数字电路课程设计
一、设计报告书的要求： 1. 封面
2. 课程设计任务书(题目，设计要求，技术指标等)
3. 前言(发展现状、课程设计的意义、设计课题的作用等方面)。 3. 目录
4. 课题设计(⑴ 写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
⑵ 画出框图中的各部分电路，对各部分电路的工作原理应作出说明。 ⑶ 画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。 ⑷ 用protel画原理电路图。
(5)用Multisim或者Proteus画仿真图。
5. 总图。
6. 课题小结(设计的心得和调试的结果)。 7. 参考文献。
二、评分依据：
①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原理说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。
三、题目选择：(三人一组，自由组合)(设计要求，技术指标自己选择)
1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现
水箱水位自动控制器，电路采用CD4011四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水;而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。
2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现
要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状态,灯不亮;夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭，灯灭。
3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现
在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。
4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现
设计一款利用红外线进行布防的防盗报警系统，利用多谐振荡器作为红外线发射器的驱动电路，驱动红外发射管，向布防区内发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形，以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。
5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现
音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲，然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃，由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接收机间采用了无线方式传输信息。
6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现
用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够发出音色比较动听的“叮咚”声。
7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现
CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编码，优先，锁存，数显和复位。
8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。
9、水位指示的设计与实现
电路的功能是检测容器内的水位。把探头分别装在容器的底部、中部和顶部。通过3根导线与电路板连接，而3个LED分别代表不同的水位。
10、基于数字电路双向炫彩流水灯的设计与实现
电路由无稳态多谢振荡器、可逆计数器、三八线译码器和发光二极管组成;实现流水灯正反向循环旋转。
11、基于数字电路六位数字钟的设计与实现
设计一款纯数字电路打造的6位数字时钟。数字钟是采用数字电路对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。
12、八路声光报警器的设计与实现
八路声光报警器中八位优先编码器CD4532将输入D0~D7的八路开关量译成三位BCD码，经BCD锁存/七段译码/驱动器CD4511译码，驱动共阴极数码管显示警报电路0—7，路输入开关中的任一路开路，显示器即显示该路号，发出数码光报警;同时优先编码器CD4532的GS段输出高电平，使开关三极管饱和导通，启动声报警电路工作。声报警电路由时基集成电路NE555和六反相器CD4069组成。
13、基于CD4060梦幻灯的设计与实现(基于proteus仿真)
设计一款电路，使其具有多种美丽的声光效果，三种颜色的LED随机组合，五彩斑斓，配有生日快乐音乐芯片，闪光的同时有生日快乐音乐播放，蜂鸣器发生，音乐芯片直接可以装到电路板上，备有电源开关，方便控制，可以外接交流电源或电池。可作生日礼物相送。
14、变音警笛电路的设计与实现 设计一款电路，该电路采用两片NE555时基集成电路构成的变音警笛电路，能发出“呜-哇-呜-哇”的警笛声。
15、魔幻LED摇摇棒的设计与制作
“摇摇棒”是一种利用我们的“视觉暂留效应”工作的高科技电子玩具。接通电源后，它上面的一列LED(发光二极管)不停地闪烁，当你摇动它时，会看见空中梦幻般的浮现一个个笑脸、爱心等图案或者文字。 “摇摇棒”使用了一块单片机。通过编写程序，在它内部存储若干幅图形和文字，用一只轻触按钮来选择要显示的内容，并且使用一只动作传感器开关来确保显示正常。
16、基于数字电路NE5
55、CD4017LED骰子的设计与实现
由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器/脉冲分配器构成。7个发光二极管模拟骰子的点数，当按下按钮1秒以上，骰子上的发光二极管高速循环点亮，之后循环速度越来越慢并最终随机停止于某个点上。
17、数显计数器的设计与实现
不需要编程的计数器模块，有3个数码管显示，使用14553和14511芯片进行控制驱动。
18、基于555简易催眠器的设计与制作
时基电路555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音
19、基于数字电路电动机转速表的设计与实现
在电动机转动时，人眼无法统计电动机单位时间转转的圈数，即使电动机每秒钟只转动几圈，我们也无法准确的数数来得到电动机每分钟的转动圈数。设计一款电动机转速表来计数，最大可以显示999，如果需要显示更大的数字，还可以自行增加CD40110和数码管，每增加一级，计数可增大10倍再加上9。
20、基于CD4011路灯开关模拟电路的设计与实现
从节约用电的角度出发，路灯开关在每天傍晚时全部灯亮，后半夜行人稀少，路灯关掉一半，第二天清早路灯全部关闭。
21、数字秒表的设计与实现
单稳态触发器，时针发生器及计时器，译码显示单元电路的应用
22、基于CD4011声光控带灯头开关的设计与实现
开关选用CD4011集成块为延时电路，选用1A单向可控硅以及性能稳定的光敏电阻和优质的驻极体组成的声光控动作电路
23、基于数字电路两位计数器的设计与实现
两位自动计数器两位数码管自动显示0-99,数字可清零。电路主要由NE555,4518,4511实现。上电后,电路自动计数.由0增至99,不断循环计数.
24、数字频率计的设计与实现
电路通过时基电路NE555，十进制计数/译码器CD4017，六与非门CD4011，十进制计数/译码/锁存/驱动器CD40110以及两个共阴数码管实现被测信号频率测试。
25、基于数字电路自动温控报警电路的设计与实现
现实生活中，常常需要进行温度控制。当温度超出某一规定的上限值时，需要立即切断电源并报警。待恢复正常后设备继续运行。设计一款温度控制电路，电路采用LM324作比较器，NE555作振荡器，十进制计数/译码器CD4017以及锁存/译码/驱动电路CD4511作译码显示达到上述要求。
26、基于数字电路两位自动计数器的设计与实现
两位自动计数器两位数码管自动显示0-99,数字可清零。电路主要由NE555,4518,4511实现。上电后,电路自动计数.由0增至99,不断循环计数.数字上升速度快慢由NE555振荡频率决定.S1为计数清零按键.NE555构成时钟信号发生器,CD4518为二/十进制加法计数器,CD4511为译码驱动器,调节R17可调节NE555的振荡频率.C1为充放电电容,电容容量愈大,充电时间愈长,,则振荡频率愈低。
27、基于数字电路数字显示频率计电路的设计与实现
电路通过时基电路NE555，十进制计数/译码器CD4017，六与非门CD4011，十进制计数/译码/锁存/驱动器CD40110以及两个共阴数码管实现被测信号频率测试。
28、基于CD4017流水灯的设计与实现
CD4017流水灯由555组成的多谐振荡器和CD4017十进进制计数/译码电路组成。
29、基于CD4017六路回闪灯的设计与实现 电路通电后，六个发光管先依次点亮，再全部熄灭，然后反方向依次点亮，完成一个循环，接着进行下一个循环。电路由555组成的多谐振荡器和CD4017十进进制计数/译码电路组成。
30、基于CD4017摩托车闪灯的设计与实现
电路由多谐振荡电路和CD4017构成，实现三组发光管循环显示。
31、基于CD401712路回闪灯的设计与实现
电路由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数/译码电路构成。
32、基于CD4518/4511数字钟的设计与实现
第四篇：数字电路学习感想
姓名：xxx 学号：xxxxxxxxxxxx 现在已经是第十二周了，离数字电路课程结课也只剩下一周时间了。时间真的过的好快。回想过去，感觉昨天才踏进西大校园，而下周就要上完，紧接着就是不知道什么时候就来的考试，哎!感觉挺纠结的，只是还没学会，马上就要考试了。
接下来就简单谈谈自己对数字电路课程的感受吧。 第一章， 数制与码制
只是一些常用的基础知识。其实好多码制我们也不用去可以的去记，只用知道它是怎么回事就行，用到的时候查一下就行了。主要就熟练地掌握反码补码的求法以及
2、
10、16进制数之间的快速转化就差不多了。
第二章， 逻辑代数基础
我觉得代入、反演、对偶定理都挺重要的，还有就是逻辑表达式的常用化简公式以及卡诺图法化简逻辑函数。个人觉得卡诺图是最好用的(可能是老记不住那几个公式吧)，所以一定要熟练掌握卡诺图的使用方法。总之第二章是基础，是以后几章学习的工具。
第三章， 第四章， 主要介绍了MOS管
这里就不做详尽的探讨了。
组合逻辑电路
到这一章，我们才真正的接触到电路，以前的都是铺垫罢了。主要掌握几种常见的组合逻辑电路：编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器等。这些都是常见常用的电路，所以如果我们现在没记牢，下去一定要多看几遍，争取把这几个电路弄懂弄通，不然感觉以后更深层次的电路设计我们就更无从下手了。
第五章， 触发器
这章也是重点，我们要在认识SR、JK、T、D触发器的基础上熟练掌握各种电路结构触发器所具有的动作特点，以及触发器的逻辑功能分类和描述方法。
第六章， 时序逻辑电路
时序是区别组合的。这里对CLOCK的引入又加深的它的难度，所以我们要特别注意，看清电路的出发方式。设计电路时更要选择合适的触发器。差不多就这么多了。
第五篇：数字电路EDA课程设计数字跑表
EDA课程设计报告书
题目： 数字跑表
姓名： 班级： 学号： 成绩：
一、设计题目及要求 设计题目：数字跑表
要求：1 具有暂停，启动功能。
2 具有重新开始功能。
3 用六个数码管分别显示百分秒，秒和分钟。
二、设计过程及内容
拿到题目后，我在图书馆进行了相关书籍的查阅，首先明确了题目中设计项目要实现的功能，再进一步确定实现其功能的组成部分和使用器件，对于本次设计的总体思路,首先是设计一个控制模块，可以使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能;然后，利用一个分频模块即15进制计数器得到100HZ的时钟脉冲，接入到一个100*60*60三个计数器的模块中，完成对时间的计时工作和对选时模块的输出工作，使选时模块得到对应的时间，其次将选时模块与显示模块连接，使数码管显示选中的当前时间，从而完成了这次课程设计的设计工作，进入到实现过程中去。
根据课程设计要求将设计分为5个模块：
1、控制模块，使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能;
2、分频模块，用于得到频率为100HZ的时钟脉冲;
3、计时模块，进行时间的计时，同时将当前时间输出给选时模块;
4、选时模块，从计时器得到当前时间输出给显示模块;
5、显示模块，进行时间的显示。 总图如下：
2 第一个模块：控制器模块
与门可控制时钟信号的输出与否，当跑表为START状态时CLK端为高电平，QA为1，时钟信号输出，当跑表为STOP状态时CLK端为低电平，QA为0，时钟信号不输出，从而实现开始和暂停的功能。REST是清零按钮，REST接到控制模块和总计时器模块的清零端，当REST为高电平时，控制模块和总计数器模块清零，跑表重新开始工作。
第二个模块：分频器模块
将74161接成15进制计数器，将1465HZ的时钟频率转换成近似于100HZ的时钟信号即所需的输入时钟信号，从而实现分频功能。将得到的时钟信号输入到总计数器模块中去。
3 第三个模块：计时模块
计时模块
本模块由两个60进制计数器和一个100进制计数器构成，从而实现百分秒向秒、秒向分的计数功能需求。60进制计数器及100进制计数器均采用两个74LS160，采用整体置数方式接成。从60进制计数器和100进制计数器这三个输出端分别印出八个端口(秒、分、时的个位及十位分别由四个二进制代码表示)，将当前时间编码传送给选时模块，实现时间的选择和显示。(秒个位：S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D;百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D.)
100进制计数器
60进制计数器
第四个模块：选时模块
本模块由四个八选一数据选择器74LS151和地址选择器74LS161构成。
地址选择器74LS161接入一个1465 HZ的时钟信号，使能端和清零端接高电平，使其循环工作，产生一组循环地址码A、B、C，接到数码管的地址端，使其循环显示数字。同时，地址选择器74LS161产生的一组循环地址码接入到四个八选一数据选择器74LS151上，使其对地址相同的一组数据进行选择，产生四个二进制数A0,A1,A2,A3，即为数码管所要显示的数字的编码。
第一个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的最低位(S0A,S1A, M0A, M1A, H0A, H1A), 第二个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的次低位(S0B,S1B,M0B,M1B,H0B,H1B), 第三个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的第二位(S0C,S1C,M0C,M1C,H0C,H1C), 第四个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的第一位(S0D,S1D,M0D,M1D,H0D,H1D)，通过这四个八位二进制数比较器74LS151选出同一组数(秒个位：S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D;百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D.)作为输出A0,A1,A2,A3，接到显示模块输入端。
选时模块
第五个模块：显示模块
本模块采用BCD—七段显示译码器7448对实验板上数码管进行驱动。由选时模块输出的显示数字编码A0,A1,A2,A3接至输入端A,B,C,D，使输出端产生七位译码连接到实验箱公共数据输入端ABCDEDG，从而进行数据的显示。
显示模块
三、设计结论
两周的课程设计很快就结束了，虽然时间很短，但是收获颇丰。通过这次课程设计，我学到了许多关于EDA的知识，认识到了EDA的强大功能，更重要的是增强了我的实践动手能力，使我深刻地认识到仅仅学习课本上的知识是远远不够的，必须要多多动手，多多实践，才能真正理解并掌握所学的知识，达到学以致用的目的。同时我也深深地感受到严谨的态度对于科学研究的重要性。由于在设计的过程中，一点点的马虎都可能造成整个系统的瘫痪，所以每一个细节都要认真思考，认真操作，不能有丝
6 百分的大意。这使我认识到要想做一个科研工作者是多么的不易!自己身上的缺点还有很多，要靠以后艰苦的努力来克服!
这次的EDA课程设计给了我一次非常重要也非常难得的实践机会，使我可以将平时课本上学习的理论知识应用于实际操作。设计的过程是十分艰苦的，由于从未接触过类似的领域，所以刚开始的时候一片茫然，不知道该干些什么。随着研究的逐渐深入，自己渐渐的摸出头绪，掌握了一些规律和方法，设计的成果也逐步成型，最终按照要求完成了设计。在实际操作的过程中，碰到了许多的困难，但最终在老师的耐心指导和同学的热情帮助下，按时完成了任务。在此对老师和同学们表示衷心的感谢!
最后感谢老师给与我这次宝贵的实践机会!