文档介绍：江苏大学
数
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逻
辑
电
路
课
程
设
计
班级:03计算机科学与技术(本科)
姓名:马建国
数字逻辑电路课程设计
数字钟的设计
任务:
运用555,74LS90,74LS49,74LS00等基本逻辑器件设计一个数字钟
要求:
设计脉冲信号源(秒脉冲)
显示0’00’’~9’59”
具备校时功能
设计2种(或以上)方案,并比较优劣,加以详细说明和
计算元件参数
附加特殊功能设计(报时功能)
目的:
我们设计的数字钟能够自己产生一个秒脉冲源,能够显示零分零秒到九分五十九秒,并含分校时功能和秒清零功能。
器件:
555一个,750Ω电阻21个,,105电容一个,74LS90三片,74LS49三片,74LS00一片,数码管三个。
原理图:
方案一:
方案二:
方案一在实现时借助与非逻辑门来实现,基本逻辑过程还是一样的。但因为有了开关,电路图意思明了,唯一的遗憾是还要三个与非门。
方案二在实现校时步骤较多,先将秒计数器清零,然后移除由秒计数器Qc传给分计数器的脉冲CP1,将555产生的秒脉冲传给分计数器CP1,过程简单并且可以省去与非门,但难以在电路图上直接画出,意思不太明了。
综合以上两个方案,我们决定采用方案一来实现。(实验器材中与非门的芯片)
实验原理:
利用555设计一个多谐振荡器,其产生的秒脉冲触发74LS90计数,一个60进制的秒计数器和一个10进制的分计数器,校时电路采用秒清零后分计数,最后通过74LS49译码在数码管上显示输出。
优缺点:
采用555设计的多谐振荡器,其振荡频率与实际的数字钟频率略有出入,但可以通过校时装置校时。
单元电路:
振荡器
多谐振荡器也称无稳态触发器,它没有稳定状态,同时毋须外加触发脉冲,就能输出一定频率的矩形脉冲(自激振荡)。用555实现多谐振荡,需要外接电阻R1,R2和电容C,并外接+5V的直流电源。
电路图如下:
只需在+Ucc端接上+5V的电源,就能在3脚产生周期性的方波。
原理:
555的内部电路图如下图所示:
接通电源后,它经过电阻和对电容C充电,当上升略高于时,比较器C1的输出为“0”,将触发器置“0”,为“0”。这时, =1,放电管T导通,电容C通过和T放电,下降。当下降略低于时,比较器C2的输出为“0”,将触发器置“1”,又由“0”变为“1”。由于=0,放电管T截止,又经过和对电容C充电。如此重复上述过程,为连续的矩形波。
第一个暂稳状态的脉冲宽度,即从充电上升到所需的
(+)Cln2=(+)C
     第二个暂稳状态的脉冲宽度,即从放电下降到所需的时间:
Cln2=
    振荡周期
T=+(+2)C
    振荡频率
要实现秒计数,须设计一个60进制计数器;要实现分计数,须设计一个10进制计数器。74LS90是二 -五十进制计数器,所以设计一个60进制秒计数器要用两个74LS90,当计数状态一到01100000立即清零。因为90有反馈清零端,所以用反馈清零法。
先介绍以下74LS90:
功能表如下:
秒计数器是60进制,所以秒计数器的电路图如下:
分计数器是十进制,所以只需要将74LS90接成十进制即可。电路图如下:
所以整个计数器电路图如下图:
从74LS90来的信号要显示在数码管上,需要经过译码,译码所用的芯片是74LS49-BCD七段译码器。芯片图如下:
逻辑符号图:
功能表如下图:
常用的七段显示器件:
半导体数码管将十进制数码分成七个字段,每段为一发光二极管。半导体数码管(或称LED数码管)的基本单元是PN结,目前较多采用磷***化镓做成的PN结,当外加正向电压时,就能发出清晰的光线。单个PN结可以封装成发光二极管,多个PN结可以按分段式封装成半导体数码管,其管脚排列如下图所示。
74ls49与七段译码器的连接:
校时电路
校时电路所用的芯片是74LS00,如下图所示:
逻辑符号图:
功能表如下图:
显然Y=,能够实现校时电路所用的与非门。校时时可先将秒计数器清零,在接通开关,分计数器在脉冲的作用下计数,实现校时。
安装与调试过程:
在刚开始安装的过程中,因为我们以前实验所用的译码器一直是74LS48,所以想当然的把74LS49当做48来用,把电阻串在49和数码管之间。安装完了之后,迫不及待的接通电源,可是数码管竟然亮都不亮,究竟哪出了问题呢?只有一步步的检查了,首先检查数码管,直接把数码管接上高低电平,数码管还是没有反应,难道不成数码管全坏了?这可是刚发下来的数码管啊!!为什么老师