数字电路毛刺消除

第一篇：数字电路毛刺消除

数字电路课程设计 数字钟

摘 要

数字钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。

振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。

分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。

计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制，60进制,24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。

译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。

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可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。

为了使数字钟使用方便，在设计上使用了一个变压器和一个整流桥来实现数字钟电能的输入，使得可以方便地直接插入220V的交流电就可以正常地使用了。 关键词 数字钟 振荡 计数 校正 报时

目 录

1 设计目的...........................................................4 2 设计任务...........................................................4 3数字电子钟的组成和工作原理..........................................4 3.1数字钟的构成......................................................4 3.2原理分析..........................................................4 3.3数字点钟的基本逻辑功能框图........................................5 4.数字钟的电路设计.................................................. 5 4.1 秒信号发生器的设计............................................... 6 4.2时间计数电路的设计................................................8 4.3译码显示电路..................................................... 10 4.4正点报时电路的设计................................................12 4.5校时电路的设计....................................................13 5设计心得 .................................................... . . . .14 6参考文献.............................................................15

1设计目的

在学完了《数字电子技术基础》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。

2设计任务

2.1设计指标

1.时间计数电路采用24进制，从00开始到23后再回到00; 2.各用2位数码管显示时、分、秒;

3.具有手动校时、校分功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间; 4.计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。 5.为了保证计时的稳定及准确，须由晶体振荡器提供时间基准信号。 2.2设计要求

根据选定方案确定实现设计要求的基本电路和扩展电路，画出电路原理图。

3数字电子钟的组成和工作原理

3.1数字钟的构成

数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等部分组成，这些都是数字电路中应用最广的基本电路。 3.2原理分析

数字钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。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可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。 3.3数字点钟的基本逻辑功能框图

图1 数字钟的基本逻辑框图

4数字钟的电路设计

下面将介绍设计电路具体方案：其中包括电源电路的设计、秒信号发生器的设计、时间计数电路的设计、译码驱动显示电路的设计、正点报时电路的设计、校时电路的设计几个部分。

4.1 秒信号发生器的设计

晶体振荡分频电路石英晶体振荡电路 1.采用频率fs=32768Hz的石英晶体。

D

1、D2是反相器，D1用于振荡，D2用于缓冲整形。Rf为反馈电阻(10~100MΩ)，反馈电阻的作用是为CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，改变C1可对振荡器频率作微量调整，C1一般取5~35pF。C2是温度特性校正用的电容，一般取20~405pF，电容C

1、C2与晶体共同构成Ⅱ型网络，完成对振荡器频率的控制，并提供必要的1800相移，最后输出fs=32768Hz。

图4 石英晶体振荡电路

2.多级分频电路

将32 768Hz脉冲信号输入到CD4060(内部结构如图4-4)组成的脉冲振荡的14位二进制计数器，所以从最后一级Q14输出的脉冲信号频率为：32768/214 = 32768/16384 = 2Hz 如图6。再经过二次分频，得到1Hz的标准信号脉冲，即秒脉冲如图7。

图5 CD4060内部结构

图6 脉冲分频电路

图7 秒信号原理图

图8 晶体振荡及分频电路

4.2时间计数电路的设计

秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至译码显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。“秒”和“分”计数器应为六十进制，而“时”计数器应为二十四进制。采用10进制计数器74LS162来实现时间计数单元的计数功能，其为双2-5-10异步计数器，并且每一计数器均有异步清零端(高电平有效)。 4.2.1“分”、“秒”六十进制计数器

选用两块74LS162采用异步清零的方法完成60进制。以“秒”计数为例：计秒时，将秒个位计数单元的QA与CP(下降沿有效)相连，将74LS162连接成10进制计数器，BCPA(下降沿有效)与1HZ秒输入信号相连，QD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(0110)进制计数器，当十位计数器计到QD QC QB QA为0110时，同时对秒的个位和十位进行清0，另外QC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连。其具体连接图如图9CPA相连，其具体连接图如图9。 7

图9 六十进制计数器

4.2.2二十四进制计数器

同样可以选用两块74LS162采用异步清零的方法完成24进制计数 如图10。

图10二十四进制计数器

4.3译码显示电路

译码显示电路是将计数器输出的8421 BCD码译成数码管显示所需要的高低电平，我们采用阴极七段数码管，引脚如图11。

其则译码电路就应选接与它配套的共阴极七段数码驱动器。译码显示电路可采用CD4511BC-7段译码驱动器，其芯片引脚如图12。译码器A、B、C、D与十进制计数器的四个输出端相连接，a、b、c、d、e、f、g即为驱动七段数码显示器的信号。根据A、B、C、D所得的计数信号，数码管显示的相对应的字型。其具体电路图如图13。

图11 阴极七段数码管

图12 芯片CD4511BC-7段译码驱动器引脚

图13 译码显示电路

4.4正点报时电路的设计

要求当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。即当时间达到xx时59分50秒时蜂鸣器开始响第一次，并持续一秒钟，然后停鸣一秒，这样响五次。在59分50秒到59分59秒之间，只有秒的个位计数，分的十位QD QC QB QA输出0101,个位QD QC QB QA 输出1001，秒的十位QD QC QB QA 输出0101均不变，而秒的个位QA计数过程中输出在0和1之间转。所以可以利用与非门的相与功能，把分十位的QC 、QA ,分个位的QD、QA，秒十位的QC、QA 和秒个位的QA相“与非”作为控制信号控制与非门的开断，从而控制蜂鸣器的响和停。如图14。

图14 整点报时电路

4.5校时电路的设计

时钟出现误差时，需校准。校对时间总是在标准时间到来之前进行，分四个步骤：首先把小时计数器置到所需的数字;然后再将分计数器置到所需数字;在此同时或之后，将秒计数器在零时停计数，处于等待启动;当选定的标准时刻到达的瞬间，按起动按钮，电路则从所预置时间开始计数。由此可知，校时电路应具有预置小时，预置分、等待启动、计时四个阶段，因此，我们设计的校时电路，方便、可靠地实现这四个阶段所要求的功能。。

图15数字电子钟的计数校正电路

5设计心得

本次实验培养了我的团队合作精神，两人分工明确，我们一起处理实验过程中遇到的难题，在每连接好一个模块后，我们认真地检查电路，这样大大减少了实验出错的机率，为最后成功完成实验节省了不少的时间。

本次数字钟电路设计实验还做到理论联系实际，刚刚学过了数电这门课程，还没完全弄懂某些门电路的原理和用途，而此次课程设计恰恰提供了一个好机会，让我们从实践中加深了对所学知识的理解。

6 参考文献

1. 郝国法等主编 电子技术实验 北京：冶金工业出版社，2006 2.华中科技大学电子技术课程组编 康光华主编 电子技术基础 数字部分(第五版) 北京 ：高等教育出版社，2005 3.彭容修主编.数字电子技术基础. 武汉：华中理工大学出版社，2000 4.李哲英主编.电子技术及其应用基础(数字部分). 北京：高等教育出版社，2003 5.浙江大学电工电子基础教学中心电子学组编，郑家龙、王小海、章安元主编.集成电子技术基础教程.北京：高等教育出版社，2002

第二篇：数字电路总结

电子技术基础—数字部分

合肥工业大学 电气学院

数字电路自从开课不知不觉已经一学期了，在这学期里我学会了很多，不仅仅是数字电路的基础知识，得到的更多的是那种学习的方法—坚持不懈，数字电路这门课程需要我们花费较多时间去理解和琢磨。我们现在处在现代电子技术发展的高峰期，每天我们大学生都无时无刻不与电视、广播、通信以及互联网各种多媒体有着深切的联系，而等等这些现代科技信息的存储、处理和传输又无一离不开我们学到的数字化知识。

学习数字电路首先要将什么事数制、二进制数的算术运算以及二进制码和数字逻辑运算等知识弄清楚，这些是学好、学精数字电路的前提，学习数字电路的过程是比较辛苦的，对于我自己来说，基本上每天晚上都会花上一个多小时去看课本上习题，去做课后习题，而且如果第二天又数电课，我还要对第二天要上的内容进行预习，以便课上时能跟上老师的节奏，长时间的数电学习，让我养成了良好的学习习惯，虽然有时老师上课讲的东西，我当时没有及时的消化理解，可是课后我会马上请教那些懂的同学，自己不懂得知识点也就很快得到了解决，感觉很好。在学习数字电路知识时，有些人告诉我，数电学的没用，像这些知识到时根本用不着，可是我不以为意，我认为要想在以后的工作中能够稳定的工作，扎实的专业课知识是必不可少的，现代大学生就业形势严峻，怎样才能在众多大学生脱颖而出，这是我们必须考虑到的问题，所以我们学习好自己的专业课知识对我们来说是相当的重要了，作为一名电子系的学生，我认为自己将来的工作前景还是比较不错的，对于自己来说，我们不仅可以去供电,电厂,超高压局,电力设计院,电建公司,调度局等地方，当然我个人认为这是通信工程专业毕业生的首选，像我们大三时选择自动化专业的话，我们就业面就比较广，电气工程师、产品研发师等等，所以我们学好专业课那就非常的重要了，像数电一类的专业基础课对于我们后期大量专业课的学习可以说是起着相当重要的作用。另外数电的学习对于一些准备考研的学生来讲，也非常的重要，很多学校就要求考三电，其中就包括数字电路，所以我们有必要也必须将这门课程学好。

有的时候，在学习这门课程过程中许多人都感到力不从心，确实，学习知识的过程是非常枯燥和乏味的，但是如果我们将学习作为一种乐趣，我们不是为了学习而学习，而是将学习当做我们不断学习不断进步的一种娱乐方式，那样我们才能将自己学到的东西充分的吸收并加以升华。而且平时老师讲解的比较详细，内容又比较透，这时候我们更应该好好珍惜有老师讲解的机会，万不可走自己课下看书，上课又不听老师的课程教学的这条路，这样不仅效果不好而且还会大大降低自己对课本知识的理解。

总的说来，数电学习较其它科目来讲相对难了一点， 但是我们既然是学电子的，数电必须学好，只有将数电一类的专业基础，学好，我们才能在以后的工作岗位上如鱼得水。这一学期，我收获很多，这一切还是要感谢胡老师的谆谆教导，最后我想说一句：胡老师，谢谢您!

第三篇：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。

第四篇：数字电路实验报告

组合逻辑电路的设计与调试

一、 实验目的

1、掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

2、掌握组合逻辑电路的调试方法。

二、 实验器材

数字电路实验箱一台、74LS00若干

三、 实验内容

1、用与非门实现散人多数表决器电路

(1) 真值表

(2) 表达式化简及变形

(3) 逻辑图

2、用与非门实现YAB

(1)真值表

(2)表达式化简及变形

(3)逻辑图

译码器应用电路的设计与测试

一、实验目的

1、熟悉集成译码器的性能和使用方法

2、学会使用二进制译码器实现组合逻辑电路的方法

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS138一片、74LS20一片

三、实验内容

1、用74LS138及74LS20实现三人多数表决器电路

(1)真值表

(2)表达式转换

(3)逻辑图

2、用74LS138及74LS20实现YAB

(1)表达式转换

(2)逻辑图

数据选择器的设计与调试

一、实验目的

1、熟悉数据选择器的性能及使用方法

2、学会使用数据选择器进行逻辑设计的方法

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS151一片

三、实验内容

1、用74LS151实现三人多数表决器

(1)真值表

(2)比较卡诺图求出Ai及Di

(3)逻辑图

2、用74LS151实现YABBCAC

(1)比较卡诺图求出Ai及Di

(2)逻辑图

N进制计数器的设计与测试

一、实验目的

1、掌握集成技术器的测试方法

2、学会利用集成技术器构成N进制计数器

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS161一片、74LS20一片

三、实验内容

1、用74LS161设计七进制计数器。

方法一：清零(0-6)

(1) 逻辑图

(2) 状态转换图

方法二：置数(1-7)

(1)逻辑图

(2)状态转换图

方法三：置数(9-15)(CO做反馈)

(1)逻辑图

(2)状态转换图

第五篇：数字电路课程设计--数字抢答器

智力竞赛抢答器

一、本次课程设计目的

1.结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。

2.在数字电路的课程设计中，熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成电路的使用。

3.学会利用一些没学过的IC来设计电路。 4。学会用软件方法仿真电路。

二、本次课程设计安排

1、时间安排

略。

2、地点安排

S2403实验室。

智力竞赛抢答器

1 设计目的

(1)熟悉集成电路的引脚安排及使用方法。 (2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 (3)了解面包板结构及其接线方法。 (4)了解数字抢答器的组成及工作原理。 (5)熟悉数字抢答器的设计与制作。 (6)学会用软件方法仿真电路。

2 设计思路

(1)设计抢答器电路。

(2)设计可预置时间的定时电路。 (3)设计报警电路。 (选做) (4)设计时序控制电路。(选做)

3 设计过程

3.1方案论证 数字抢答器总体方框图如图1所示。button，sw-spdt

图 1 数字抢答器框图

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”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;主持人将开关置于“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。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。 3.2电路设计

抢答器电路如图2所示。

图2 数字抢答器电路

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，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。 工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的ST=0，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时(如按下S5)，74LS148的输出Y2Y1Y0010,YEX0,经RS锁存后，1Q=1，BI=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q=1，使74LS148ST=1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的YEX1,此时由于仍为1Q=1，使ST=1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

定时电路如图3所示。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。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

图

3 可预置时间的定时电路

报警电路如图4所示。由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo=1.43/[(RI+2R2)C]，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

图

4 报警电路

时序控制电路如图5所示。时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：① 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

② 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。 ③ 当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端ST。

图5的工作原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自图 2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相， A=1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为 1，门G2的输出ST=0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q=1，经 G3反相， A=0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态;同时，门G2的输出ST=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0，ST=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

图

5 时序控制电路

4系统调试与结果

(1)组装调试抢答器电路。

(2)可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

(3)调试报警电路。

(4)定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

5主要仪器与设备

集成电路： 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，

74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。

电 阻： 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，

100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只， 68kΩ—l只。

电 容： 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。 三极管： 3DG12—1只。(3DG12为普通高频小功率NPN型硅(材料)三极管，特征频率100MHZ，集电极最大直流耗散功率0.7W，0.3A/20V。)

其 它： 发光二极管—2只，共阴极显示器—3只。

6设计体会与建议

6.1设计体会

通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。此外，本实验也可通过EDA软件MAX PLUSⅡ实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。 6.2对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。 参考文献

[1] 康华光. 电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭华林等编. 数字电子技术[M]. 长沙：湖南大学出版社，2004年 [3] 金唯香等编. 电子测试技术[M]. 长沙：湖南大学出版社，2004年 [4] 侯建军. 数字电路实验一体化教程[M]. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年

[5] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2001年

1Hz脉冲发生电路