谁知道 定时器555构成多谐振荡器的工作原理 啊
兰州理工大学技术工程学院 课程设计任务书 课程名称： 电子技术课程设计 题 目： 智力竞赛抢答器 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导老师： 审 批： 任务书下达日期 2009年 12 月 28日 星期一 设计完成日期 2010年 1 月 8 日 星期五 设计内容与设计要求 一、设计内容： 1．设计一个可容纳8组代表队参赛的智力抢答器，每组设一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。
2. 抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。
主持人将设备复位（清零）后，发出抢答指令，当第一组参赛者触动按钮时，该组指示灯亮。
此后，其他组别触动按钮无效。
3. 设计一个用数码管显示1~8组中最先抢答组别的电路。
4. 抢答器具有定时30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。
当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。
5．设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。
6．设置记分显示电路，每组预置100分，答对1次加10分，答错1次减10分。
7．功能扩展（自选） 二、设计要求： 1．思路清晰，给出整体设计框图和总电路图； 2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 3．写出设计报告； 主要设计条件 1． 在实验楼南楼的四楼“综合实验室”和“电子实验室”调试。
2． 提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片。
说明书格式 1． 课程设计封面； 2． 任务书； 3． 说明书目录； 4． 设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5． 单元电路设计（各单元电路图）； 6． 安装、调试步骤； 7． 故障分析与电路改进； 8． 总结与体会； 9． 附录（元器件清单）； 10． 参考文献； 11．课程设计成绩评分表 目录 1 绪论 6 2 设计方案 7 2.1 设计方案和要求 7 2.2 设计思想和原理 8 2.3 单元电路的设计 8 （1）抢答器部分电路设计 8 （2）定时电路设计 9 （3）报警电路设计 11 （4）计分电路设计 11 2.4 总体设计 12 3 EWB仿真 15 4故障分析与电路改进 15 5部分重要原件引脚图及其功能表 18 6心得体会 20 7附录 22 参考文献 22 1 绪论 智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。
抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。
但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。
所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。
在本次课程设计中，将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。
他要实现以下主要功能：（1）为8位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7；（2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；（3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。
抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号至系统被主持人清零，并且扬声器发生提示，同时其他人再按对应按钮无效；（4）抢答器要有自动定时功能，并且一次抢答时间由主持人任意设定。
当主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示。
同时扬声器上发出短暂声响；（5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。
若抢答有效，则定时器停止工作，并且显示抢答开始时间直到系统被清零；（6）若设定时间内无选手进行抢答（按对应按钮），则系统短暂报警，并且禁止选手超时抢答，定时器上显示00数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。
通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。
利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器，即可轻松实现在8人或8个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制，使得这一活动更加趣味、公平。
2 设计方案 2.1 设计方案和要求 1.给定的主要器件：74ls148 74ls138 74ls192 555 发光二极管 显示器 2功能要求：设计一个智力竞赛抢答球，可同时共8个选手参加比赛，并具有定时抢答功能。
具体功能要求如下： 基本功能： （1） 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的选号分别是s0，s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7。
（2） 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。
（3） 抢答器具有数据锁存和显示功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在led数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出音响提示。
此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止 （4） 抢答器具有定时30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。
当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。
（5） 设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。
（6） 设置记分显示电路，每组预置100分，答对1次加10分，答错1次减10分。
（7） 功能扩展（自选） 2.2设计思想和原理 多路智力抢答器的组成框 该设计抢答器的电路主要是由抢答电路，触发电路，触发锁存电路，七段显示译码器几部分构成。
工作原理：通电后，主持人将开关拨到“清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间：主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。
定时器倒计时，扬声器给出声响提示。
当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。
选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断，编号锁存，编号显示，扬声器提示。
当一轮抢答之后，定时器停止，禁止二次抢答，定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始：状态开关 2.3单元电路的设计 (1)抢答器电路的设计 该部分主要完成两个功能：一是分辨选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。
选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能，所组成的电路图如下所示。
这个电路的工作原理过程：当主持人控制开关s置于“清零” 端时，RS触发器的R非端均为0，4个触发器输出（Q4--Q1）全部置0，使74ls148的BI的非=0，显示器灯灭：74ls148的选通输入端ST的非=0，使之处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人把开关S置于“开始”时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端的信号，当有选手将键按下时（比如按下s5），74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010，YEX的非=0，经RS锁存后，CTR=1，BI的非=1，经74ls148译码后，显示器显示为“5”。
此外，CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平，封锁其他按键的输入。
如果再次抢答需有主持人将S开关重新“清除”，电路复位。
（2）定时电路的设计 节目主持人可根据抢答题的难以程度，来设定某一次抢答的时间，通过 置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
可预置时间的电路选用可由两片十进制同步加减计数器74Ls192、译码器7448、气短数码显示管来进行设计。
其中，两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时， 输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。
74LS192是同步十进制可逆计数器，具备双时钟输入，同时具备清零和置位功能。
其管脚图如图所示： （3）报警电路的设计 这部分电路我们是由555构成多谐振荡器，振荡频率fo=1.43\\\/【（R1+2R）C】，其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号，当PR为谐振荡器工作；而当PR为低电平时，电路停振。
2.4 总体电路设计和电路图 经过以上分析，我们将各部分电路连接，并加以适当控制，即得到了八位定时抢答器的总体电路图。
如图11所示： 其工作原理是： 八位选手编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7，对应按钮分别为S0、S1、S2、 S3、S4、S5、S6、S7； 首先主持人根据题目的难易程度设置抢答时间，此设定可以通过调节输入两片74LS192的D、C、B、A四个管脚的高低电平来进行（例如要设定时间为60s,就将十位的192的D、C、B、A分别置位为0、1、1、0，而将各位的192的D、C、B、A都置于0）。
当主持人宣读完题目说“开始”并将开关置于“开始”位置后，输出为高电平，此高电平分为三路：一路输出到集成单稳态触发器74LS121的输入端，使其产生单个周期为0.5S的脉冲，驱动报警电路发出声响，即实现了发声提示的功能；另一路输出到74LS192的LD端，使其处于高电平而开始减 计数；还有一路输出到锁存器的C端； 若没有选手安东按钮，则74LS373输出全为高电平，74LS148也输出高电平，E0端输出低电平至7448的灭灯输入RI\\\/RBO端，使得信号经7448到显示器 上时无显示； 当任意一路（设1）抢答器按下按钮时，八D锁存器74LS373工作，与输入端相对应的输出端（1）输出高电平，则锁存器输出的八位电平经8～3八位优先编码器74LS148编码输出的A0～A2成为与输入信号相对应的三位二进制码，而74LS148的管脚15（E0）的输出电平由低变高，输出到七段译码显示器74LS48的二进制码经其译码后输出到七段共阴数码管上，则显示器上显示对应的编号（1）。
此时，7448的RI\\\/RBO端输出高电平，开关出也输出高电平，二者经过与非门输出低电平，经过与门还是低电平输出到锁存器373的C端，起到所存功能，其他选手若再按动对应按钮也无对应输出，，即实现了抢答功能； 同时，由于74LS148的E0段输出高电平输出到集成单稳态触发器74LS121的输入端，使其产生单个周期为0.5S的脉冲，驱动报警电路发出声响，即实现了发声提示的功能； 同时，74LS148的GS端输出电平由高变低，与秒脉冲发生器产生的秒脉冲相与后输出为0，使得无脉冲抵达计数器192的Down端。
计数器停止工作，保持原来显示不变，即实现了暂停减计数使其记录抢答时间的功能； 当选手回答完问题后，主持人将开关置于“清零”的位置，输出低电平，也是分为三路：一路与74148的E0端（高）与非后变为高电平输出到373的使能端C，使得锁存器不再锁存数据，此时，抢答部分显示器灭灯无显示，实现了清零； 另一路低电平输出到计数器192的LD端，而CR端也是低电平，所以使得对应显示器输出预置的数据； 若在定时部分计数器倒计时到00还无选手按动按钮的话，两片74LS192的借位输出端都输出高电平，二者相与后输出高电平到单稳态触发器74121的B端口，使其产生周期为0.5s的脉冲刺激报警电路发声提示 计分电路图 3 EWB仿真 按照总体电路图在仿真软件EWB上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。
当仿真结果和预期一样，则证明仿真成功。
设计的电路是正确的。
4故障分析与电路改进 1． 显示器上不显示数字，我们从后级往前级进行测试，首先用1.5～2V的电压作用各个笔段,看对应各笔段是否亮,判断是否完好。
若完好则继续检测74ls148芯片是否完好。
在74ls148的A、B、C、D四个输入端随意输入一组二进制数码（用高低电平表示1和0，此处注意要用到8V以上的电源电压），看是否能显示数字。
无显示的故障一般问题出在这两个环节。
2． 若显示器上显示的是不符合要求的数字，在设计原理正确的前提下，首先通过测试判断74ls148的输出a～g与LED管的a～g笔段是否连接有错。
其方法是74ls148的输出a～g分别按规律输入高低电平，观察LED管是否显示相应的数字。
如果这个环节正常，则问题在二极管编码电路，再逐一进行检查。
3． 如果不能锁存，或是锁存不了1和7，则问题在锁存电路，应该从原理上进行分析。
锁存电路的设计原理是：启用CD4511的锁存功能端LE，高电平有效，即输入高电平时执行锁存功能。
锁存器应能锁定第一个抢答信号，并拒绝后面抢答信号的干扰。
如何设计呢，我们对0～9十个数字的显示笔段进行分析，只有0数字的d笔段亮与g笔段灭，其它数字至少有一点不成立。
由此可以区分0与其它数字。
我们将LED管的a笔段与g笔段的输入信号反馈到锁存电路，通过锁存电路控制锁存端LE输入为0或1（锁存与否）。
当LED显示器显示为0时，LE=0，CD4511译码芯片不锁存；当LED显示器显示其它数字时， LE=1，芯片锁存。
这样只要显示器上显示为0，74ls148译码芯片才不锁定，显示其它数字均锁存。
所以只要有选手按了按键，显示器上一定是显示1～8的数字，LE=1芯片锁存，之后任何其他选手再按下按键均不起作用。
例如SB1键先按下，显示器上显示1，LE=1芯片锁存，其他选手再按SB2～SB8，显示器上仍显示1，SB1按下之后的任一按键信号均不显示。
直到主持人按清零键SB9，显示器上又显示0，LE=0，锁存功能解除，又开始新一轮的抢答。
若所有的数字都不能锁存，说明不管LED显示什么数字，74ls148管脚的5脚输入为电平，可能是5脚与地短接或者是锁存电路的两个二极管VD13和VD14断开等故障；若只有1和7两个数字不显示则可以分析一下其原因：显示1和7数字时g段不亮，74ls148的g输出端为低电平，VD14截止，而b段亮d段不亮本应该三极管VT截止而使VT13导通，产生高电平（锁存信号）给LE，现在不能锁存说明VD13截止，推断是三极管击穿损坏。
4． 在测试的过程中我们一定要注意，高低电平的测试电压数值要针对不同的电路而选取不同的数值。
比如，针对LED管，高电平只能用1.5～2V,而在CD4511的输入端高电平要用到8V以上的电源电压。
选高了，会烧管子；选低了，会看不到效果，甚至产生误判断。
5. 判断PNP型和MPN型晶体管：用万用表的R×1k(或者R×100)档。
用黑表笔接晶体管的某一个管脚，用红表笔分别接其它两脚。
如果表 针指示的两个阻值都很大，那么黑表笔接晶体管的某一个管脚，用红表笔接其它两脚。
如果表针指示的两个阻值都很大，那么黑表笔所 接的那一个管脚是PNP型的基极，如果表针指示的两个阻值都很小，那么黑表笔所接的那个一个管脚是NPN型的基极；如果表针指示的阻 值一个很大，一个很小，那么黑表笔所接的那一个管脚不是基极。
这就要另换一个管脚来试。
以上方法，不但可以判断基极，而且可以 判断是PNP型还是NPN型晶体管。
判断基极后就可以进一步判断集电极和发射极。
先假定一个管脚是集电极，另一个管脚是发射极。
然后反过来，把原先假定的管脚对调一下，再估测β值，其中，β值大的那次的假定是对的。
这样就把集电极个发射极也判 5部分重要原件引脚图及其功能表 （1）74ls148 管脚图 （2）74ls192 管脚图 功能表 （3）555 管脚图 6 总结与体会 转眼间两周数字电子课程设计转眼就结束了，通过这次课程设计，我学会了许多课本上学不到的东西，同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力，受益匪浅。
通过杨老师的讲课，杨老师从整体上给我们说明了设计的大体思路，每一步该实现怎么样的功能，怎么实现该功能。
而我们的任务是通过这次杨老师的讲课去找资料了解各芯片的功能，并通过芯片实现其功能。
接下来的任务就去找资料，设计电路图，并且仿真。
为了弄懂74LS192芯片的功能，我从图书馆里借来了好几本书，同时也在网上找了资料再到逻辑功能，经过一番努力终于解决啦，还有其它的芯片的功能也要慢慢的去琢磨。
而在课程设计过程中，我觉得是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，同时平时课间又没有好好的运用额理解个个元件的功能，而且考试的内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解很多元件的功能，对其在电路中的使用有更多的认识。
从前的学习过程过于浮浅，只是流于表面的理解，而现在要做课程设计，就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。
因为课程设计的内容比及书本中的理论知识而言，更接近于现实生活，而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程，它犹如一只拦路虎，横更在我们的面前。
但是我们毫不畏惧，因为我们相信我们能行。
前几天的主要任务是设计和仿真出主体电路。
虽然在设计中会遇到这样那样的问题，有时认为是正确的，而在仿真中却出现了这样那样的问题。
比如说在设计好的主电路图要实现南北各灯泡的状态，电路图我认为是对的，而在仿真的是后去出现了问题，就是出现了一个出状态，其它的都是正确的，经过了反复的检查没什么问题，后来问杨老师，其实没有问题，在实际中就不会出现了这种问题啦，所以有不懂的还是要问老师，那样还节省很多的时间。
电路图接好了，下面就是接线啦，这可是一个比较麻烦的事。
首先要测试个芯片是否有问题，电路板有没有问题，以及导线是不是断了。
这一系列的工作都是细心的事，容不的半点马虎。
在接线的时候要细心和耐心、恒心，这样才能做好事情。
首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。
同时接好了一步电路以后，最为重要的是检查这部分是不是接对了。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
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，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
两周的课程设计已经结束，我将珍藏这段难忘的时光，是她让我让我知道，任何一种小小的成绩后面，也许就隐藏着许许多多不为人的艰辛。
在此，我要感谢给予我们精心辅导的杨老师，还有其他代理课程设计的老师，也向他们表示衷心的感谢
7 附录.元器件清单 74ls148 1个 74ls138 1个 74ls192 2个 555 2个 JK触发器 2个 面包板 1块 调试箱 1个 参 考 文 献 1．《电子线路设计、实验、测试》（第二版） 华中理工大学出版社-------谢自美 主编 2．《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计 华中理工大学出版社 梁宗善 主编 3．《电子技术基础实验》 高等教育出版社-------------陈大钦 主编 4．《电子技术课程设计指导》 高教出版社-------------------彭介华 主编
简述显示译码器控制端的功能及使用方法
数字电子技术基础课程设计（一）——电子钟数字电子技术基础课程设计电子秒表一．设计目的：1、了解计时器主体电路的组成及工作原理;2、熟悉集成电路及有关电子元器件的使用;3、学习数字电路中基本RS触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。
二．设计任务及说明：电子秒表电路是一块独立构成的记时集成电路芯片。
它集成了计数器、、振荡器、译码器和驱动等电路，能够对秒以下时间单位进行精确记时，具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。
设计一个可以满足以下要求的简易秒表 1.秒表由5位七段LED显示器显示，其中一位显示“min”,四位显示“s”，其中显示分辩率为0.01 s，计时范围是0—9分59秒99毫秒； 2.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；3.控制开关为两个：启动（继续）\\\/暂停记时开关和复位开关三．总体方案及原理:电子秒表要求能够对时间进行精确记时并显示出来,因此要有时钟发生器,记数及译码显示,控制等模块,系统框图如下: 时钟发生器 记数器 译码器 显示器 控制器图1.系统框图其中：(1)时钟发生器：利用石英震荡555定时器构成的多谐振荡器做时钟源,产生100HZ的脉冲;(2)记数器：对时钟信号进行记数并进位,毫秒和秒之间10进制,秒和分之间60进制;(3)译码器：对脉冲记数进行译码输出到显示单元中；(4)显示器：采用5片LED显示器把各位的数值显示出来，是秒表最终的输出，有分、秒、和毫秒位；(5)控制器：控制电路是对秒表的工作状态（记时开始\\\/暂停\\\/继续\\\/复位等）进行控制的单元，可由触发器和开关组成。
四．单元电路设计，参数计算和器件选择：1.时钟发生单元时钟发生器可以采用石英晶体震荡产生100HZ时钟信号，也可以用555定时器构成的多谐振荡器，555定时器是一种性能较好的时钟源，切构造简单，采用555定时器构成的多谐振荡器做为电子秒表的输入脉冲源。
因输出要求为100HZ的，选择占空比为55%，可根据T=（ ）Cln2=0.01可选择的电阻进行连接可在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号，即T=0.01S的时钟源，当基本RS触发器Q＝1时，门5开启，此时100HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。
图2.时钟发生器555定时器构成的多谐振荡器2.记数单元记数器74160、74ls192、74ls90等都能实现十进制记数，本设计采用二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图3所示，555定时器构成的多谐振荡器作为计数器①的时钟输入。
计数器①及计数器②接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.01～0.09秒；0.1～0.9秒计时，计数器②及计数器③，计数器③和计数器④也接成8421码十进制形式，计数器④和计数器⑤接成60进制的形式，实现秒对分的进位。
集成异步计数器74LS90简介74LS90是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。
图3为74LS90引脚排列，表1为功能表。
通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。
其具体功能详述如下：(1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。
(4)若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA、QD、QC、QB作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。
(5)清零、置9功能。
a) 异步清零 当R0(1)、R0(2)均为“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即QDQCQBQA＝0000。
b) 置9功能当S9(1)、S9(2)均为“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即QDQCQBQA＝1001。
图3.74LS90引脚排列（下）输 入 输 出 功 能清 0 置 9 时 钟 QD QC QB QA R0(1)、R0(2) S9(1)、S9(2) CP1 CP2 1 1 0× ×0 × × 0 0 0 0 清 00× ×0 1 1 × × 1 0 0 1 置 90 ×× 0 0 ×× 0 ↓ 1 QA 输 出 二进制计数 1 ↓ QDQCQB输出 五进制计数 ↓ QA QDQCQBQA输出8421BCD码 十进制计数 QD ↓ QAQDQCQB输出5421BCD码 十进制计数 1 1 不 变 保 持表1 .74LS90功能表10秒到分位的6进制位可在十进制的基础上将QB、QC连接到一个与门，它的置零信号与系统的置零信号通过一个或门连接接至R0(1)，即当记数为6或有置零信号是均置零，如图4所示。
图4 .74ls90组成的6进制记数器3 .译码显示单元74LS248（74LS48）是BCD码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。
它的管脚图如图5所示. 显示器用 LC5011-11 共阴极LED显示器.(注：在multisim中仿真可以用译码显示器DCD_HEX代替译码和显示单元)。
图5. 74LS248管脚图4 .控制单元（1） 启动（继续）\\\/暂停记时开关采用集成与非门构成的基本RS触发器。
属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。
它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关B（接地），则门1输出 ＝1；门2输出Q＝0，K2复位后Q、状态保持不变。
再按动按钮开关K1 ,则Q由0变为1，门5开启, 为计数器启动作好准备。
由1变0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。
（2） 清零开关通过开关对每个计数器的R0(2)给以高电平能实现系统的清零。
五：在MULTISIM中进行仿真将各个芯片在MULTISIM8中连接并进行仿真，仿真如图6所示，结果正确。
六：设计所需元件555触发器一片，74ls90五片，74ls248五片，LC5011-11 共阴极LED显示器五片，电容、电阻若干。
七：设计心得本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。
数字钟设计
数字电子时钟课程设计 题目： 数字电子时钟课程设计 目 录 一、设计任务及设计要求…………………………………………（3） 二、设计方案论证 ………………………….. …………. （3） 1.总体方案及框图 2.各部分论证 三、单元电路设计…………………………………………………（4） 1.振荡器 ………………………………………………………（4） 2. 秒、分、时计数器…………………………………………（5） 3. 显示译码\\\/驱动器和LED七段数码显示管……………….（6） 4. 分频器……………………………………………………（7） 5. 报时电路…………………………………………………（9） 四、总体电路设计及原理………………………………………（13） 五、元器件明细表………………………………………………（10） 六、心得体会……………………………………………………（11） 七、参考文献……………………………………………………（11） 一、设计任务及设计要求 1.设计任务 数字电子钟的逻辑电路 2.设计要求 （1）由晶振电路产生1HZ的校准秒信号。
（2）设计一个有“时”、“分”、“秒”（23小时59分59秒）显示切且具有校时、校分、校秒的功。
（3）整点报时功能。
要求整点差10秒开始每隔1秒鸣叫一次，共五次，每次持续时间为一秒，前五次为500赫兹的声音，最后依次为1000赫兹的声音。
（4）用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装和调试。
（5）划出框图和逻辑电路图，写出设计，实验总结报告。
二、设计方案论证 数字钟原理框图如图1所示，电路一般包括以下几个部分：振荡器、分频器、译码显示电路、时分秒计数器、校时电路、报时电路。
图一 对于各个部分而言 数字钟计时的标准信号应该是频率相当稳定的1HZ秒脉冲，所以要设置标准时间源。
数字钟计时周期是24小时，因此必须设置24小时计数器，他应由模为60的秒计数器和分计数器及模为24的时计数器组成，秒、分、时由七段数码管显示。
为使数字钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的。
设计中采用开关控制校时直接用秒脉冲先后对“时”“分”“秒”计数器进行校时操作。
能进行整点报时。
在从59分50秒开始，每隔2秒钟发出一次低音“嘟”的信号，连续五次，最后一次要求最高音“嘀”的信号，此信号结束即达到正点。
三、单元电路设计 1. 各独立功能部件的设计 （1） 、振荡器 振荡器是计时器的核心，其作用是产生一个标准频率的脉冲信号振荡频率的精度和 稳定度决定了数字钟的质量。
第一种方 案采用石英晶体振荡器，如图二。
使用 振荡频率为32768HZ的石英晶体和反 向器构成一个稳定性极好、精度较高 的时间信号源。
改变电容C可以 图 二 石英晶体振荡器 振荡器的频率进行微调，再通过一个反相器，输出32768HZ的方波将此方波的频率进行15次二分频后，在输出端刚好可得到频率为1HZ的脉冲信号。
第二种方案如图三采用集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器。
输出的脉冲频率为fS=1\\\/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1\\\/fS=1ms。
若参数选择：R1=R2=10K欧姆，C1=47uF时，可以得到秒脉冲信号。
图三 方波信号发生器 附555定时器的功能表 输 出 输 出 阀值输入（v11） 触发输入（v12） 复位（RD） 输出（VO） 发电管T × × 0 0 导通 <2\\\/3VCC <1\\\/3VCC 1 1 截止 >2\\\/3VCC >1\\\/3VCC 1 0 导通 <2\\\/3VCC >1\\\/3VCC 1 不变 不变 （2） 秒、分、时计数器 U1到U6 六个74LS161构成数字钟的秒、分、时计数器。
U1、U2共同构成秒计数器，它由两个74LS161构成六--十进制的计数器，如图四。
U1作为秒个位十进制计数器，它的复位输入RD、和置位输入LD都接低电平，秒信号脉冲作为计数脉冲输入到CP1端，输出端C控制U2秒十位计数器的计数脉冲输入。
Q1、Q2、Q3、Q4作为秒个位的计时值送至秒个位七段显示译码\\\/驱动器。
U2作为秒十位六进制计数器，它的计数脉冲输入受到秒个位U1的控制，其计数器使能端EP、ET与U1的输出端C相连接。
当U2计数器计到0011，即清零信号到复位输入端时，Q1、Q2、Q3、Q4输出的都是零。
Q1、Q2、Q3、Q4作为秒十位的计时值送至秒十位七段显示译码\\\/驱动器。
U3 、U4分别构成分个位十进制和分十位六进制计数器，如图四。
U3、U4与U1、U2的连接方法相似。
当计数器输出为01011001状态，U3（U1）、U4（U2）的LD端同时为“0”，使计数器立即返回到00000000状态。
这样就构成了六十进制计数器。
图四 六十进制计数器 U5、U6共同构成时计数器，它由两个74LS161构成六十进制的计数器 如图五。
U5作为时十位计数器，它的复位输入RD、和置位输入LD都接低电平，时信号脉冲作为计数脉冲输入到CP1端，输出端C控制U6秒十位计数器的计数脉冲输入。
Q1、Q2、Q3、Q4作为秒个位的计时值送至秒个位七段显示译码\\\/驱动器。
当计数器输出为00100100状态，U5、U6的LD端同时为“0”，使计数器立即返回到00000000状态。
这样就构成了二十四进制计数器。
U12图五 二十四进制计数器 （3） 显示译码\\\/驱动器和LED七段数码显示管 六个74LS248集成电路构成数字钟的七段数码显示管显示译码\\\/驱动器。
74LS248七段显示译码器输出高电平有效，将8421BCD码译成七段（a、b、c、d、e、f、g）输出，用以直接驱动LED七段数码显示对应的十进制数。
74LS248的显示功能： 显示功能见功能表的上半部分。
[DCBA]是二进制码输入，要正确的执行显示功能，有关的功能端必须接合适的逻辑电平，这些功能端的作用随后介绍。
对于0～9输入，[DCBA]相当BCD8421码。
当超过9以后，译码器仍然有字型输出，具体见图六。
当[DCBA]=1111时，数码管熄灭。
实验时要在笔划段电极串联电阻，以保护LED数码管。
表1 中规模显示译码器74LS248的功能表 图六 74LS248显示字型与输入的对应关系 如图七，六个LED七段数码显示管利用不同发光段组合的方式显示不同数码，都采用+5V电源作为每段发光二极管的驱动电源。
需要发光的段为高电平，不发光的段为低电平。
设计中采用共阴极数码管，每段发光二极管的正向降压，随显示光的颜色有所不同，通常约2V～3V，点亮电流在5～10mA。
六个LED七段数码显示管分别显示秒个位、十位；分个位、十位；时个位、十位的计数十进制数 图七 显示译码\\\/驱动器和数码显示管 （4）分频器 分频器电路是由三个74LS90构成，如图八。
74LS90是异步十进制计数器，它由一个一位二进制计数器和一个异步五进制计数器组成。
将QA与CP2相连，计数脉冲由CP1端输入，输出由QA～QD引出，即得到十进制计数器。
只有在复位输入R0(1)= R0(2)=0和置位输入S9(1)= S9(2)=0时，才能够在计数脉冲（下降沿）作用下实现二—五—十进制加计算。
因为要对输入的脉冲进行三次10分频，三片74LS90的复位输入R0(1)、 R0(2)和置位输入S9(1) 、S9(2)都接低电平。
振荡器输出的方波脉冲计数器作为U1的CP1端的输入时钟脉冲，U1的QD端的输出脉冲作为U2的CPA端的输入时钟脉冲，U2的QD端的输出脉冲作为U3的CP1端的输入时钟脉冲，U3的QD端的输出脉冲fO=fS\\\/103¬¬¬¬¬¬¬=1HZ，即为秒信号方波脉冲，成为秒、分、时计数器的计数脉冲和时间校准信号。
将JK触发器的J、K端都接在高电平，Qn+1=JQn+KQn=Qn,每输入一个时钟脉冲后，触发器翻转一次，触发器处于计数状态。
经过触发器的二分频，Q端输出为500HZ的脉冲作为低音脉冲。
经过U1、U2计数器的二次十分频，输出的脉冲频率为10HZ，作为秒校时脉冲。
图八 分频器 附74LS90二—五—十进制计数器功能图 复位输入 置位输入 输出 R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) QA QB QC QD H H L × L L L L H H × L L L L L × × H H H L L H L × L × 计数 L × × L 计数 × L L × 计数 × L × L 计数 JK触发器的功能表 J K Qn Qn+1 说明 0 0 0 0 输出状态不变 1 1 0 1 0 0 输出状态与J端状态相同 1 0 1 0 0 1 输出状态与K端状态相同 1 1 1 1 0 1 每输入一个脉冲输出状态改变一次 1 0 （五）报时电路 整点报时电路要求在每个整点发出音响，因此需要对每个整点进行时间译码，以其输出驱动音响控制电路。
如图九。
若要在每一整点发出五低音、一高音报时，需要对59分50秒到59分59秒进行时间译码。
QD4～QA4是分十位输出，QD3～QA3是分个位输出，QD2～QA2是秒十位输出，QD1～QA1秒个位输出。
在59分时，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒时，B= QC2 QA2=1；秒个位为0、2、4、6、8秒时，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1仅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒时等于1，故可以用F1作低音的控制信号。
当计数器每计到59分59秒时，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此时F2=AD=1。
把F2接至JK触发器控制端J端，CP端加秒脉冲，则再计1秒到达整点时F3=1,故可用F3作一次高音控制信号。
用F1控制5次低音、F3控制高音，经音响放大器放大，每当“分”和“秒”计数器累计到59分50、52、54、56、58秒发出频率为500HZ的五次低音，0分0秒时发出频率为1000HZ的一次高音，每次音响的时间均为一秒钟，实现了整点报时的功能。
图九 整点报时电路 四、原理图（见最后一页） 五、元器件明细表 序号 元器件名称 型号规格 数量（个） 备注 U0 集成定时器 5G555定时器 1 构成多谐振荡器 U1～U6 同步加法计数器 74161 6 构成模加法计数器 U7～U9 异步十进制计数器 74LS90 3 构成分频器 U10 七端显示译码器 74LS248 6 分别显示秒、分、时的数字 U11～U12 与非门 多输入与非门 2 U13 J-K触发器 1 C1、C2 电容 2 C1=C2=104pf R1 R2 电阻 2 R1 =2K、R2=5.1K R、R` 电阻 2 R=1k,R`=47 U14 U20 门器件 非门 1 U15～U19 门器件 与门 6 多输入与门 U21～U23 门器件 与非门 3 多输入与非门 U24 触发器 J-K触发器 1 U25 晶体三级管 1 U26 喇叭 1 实现闹铃 六、设计体会 在整个课程设计完后，总的感觉是：有收获。
以前上课都是上一些最基本的东西，而现在却可以将以前学的东西作出有实际价值的东西。
在这个过程中，我的确学得到很多在书本上学不到的东西，如：如何利用现有的元件组装得到设计要求，如何找到错误的原因，如何利用计算机来画图等等。
但也遇到了不少的挫折，有时遇到了一个错误怎么找也找不到原因所在，找了老半天结果却是芯片的管脚接错了，有时更是忘接电源了。
在学习中的小问题在课堂上不可能犯，在动手的过程中却很有可能犯。
特别是在接电路时，一不小心就会犯错，而且很不容易检查出来。
但现在回过头来看，还是挺有成就感的。
