1、课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 1 页 数子电子课程实验报告数子电子课程实验报告 设计并仿真自动打铃系统设计并仿真自动打铃系统 课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 2 页 目目 录录 一、设计任务和基本要求3 二、设计方案 3 三、单元设计 7 四、组装、调试、记录 12 五、总逻辑图 12 六、元器件清单 14 七、改进设想 14 课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 3 页 电子技术课程设计正文电子技术课程设计正文 一、课程课程设计任务和基本要求设计任务和基本要求: : 1.设计任务 采用中规模集成电路设计一个可以自动打铃的系统。 2. 基本要求 （1）具有
2、显示小时和分钟的时钟功能。 （2）具有自动打铃功能（在 8：30、9：15、9：25、10：10、10：30、11：15、11： 25、12：10 等 8 个时刻打铃，铃响 30 秒） 。 （3）当电路发生走时误差时，要求电路具有校时功能。 （4）具有手动设置定时的功能。 （5）结构简单。 二、设计方案：二、设计方案： 1.方案一 原理框图如 2.1 所示： 此方案的设计思路是，用移位寄存器事先储存八个时间点，每个时间点为十六位二 进制代码，这八个时间点可依次滚动循环输出。然后将输出的时间信号与时钟的小时和 分钟信号用十六位比较器进行比较。 当寄存器中输出的时间与时钟显示的时间正好吻合 时，比
3、较器输出相等的信号，启动蜂鸣器和指示灯。30 秒后，由 30 秒的特征值和比较 器相等的信号共同控制寄存器的使能端，使之滚动，输出下一个时间点。以此循环，实 现自动报时打铃的功能。 （详细原理见三、四、五、六部分） 课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 4 页 此方案可任意预置八个时间点，使用范围广。但器件相对较多，结构复杂。 2.方案二 原理框图如 2.2 所示： 此方案的设计思路是，通过判断下一次打铃距上一次打铃的时间间隔来报时。这八 个时间点的时间间隔依次是 45、10、45、20、45、10、45 分钟。用 45 进制、10 进制、 20 进制计数器来控制响铃的间隔时间。 它们
4、的输出端接入四选一的数字选择器， 数字选 择器输出选中的计数器的信号。当计数器计到 45 分或 10 分或 20 分钟时开启响铃系统 来报时。数字选择器的控制端用四个四位寄存器控制（如图 2.3） ，可事先预置不同的时 间间隔出现的次序。然后依次滚动输出所需的控制信号。 首先将打铃的初始时间信号预置到比较器中，在寄存器中存入如表 2.4 所示代码。 当时钟信号与预置的初始信号相同时，打铃，同时开启 45 进制计数器，计时。此时数 字选择器的控制端为 00，输出 45 进制计数器输出的信号。当计时 45 分钟后，打铃，同 时所有计数器重新计时。寄存器的使能端 S0S1=01 如图 2.5 所示，
5、寄存器左滚动，输出 课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 5 页 下一个代码 01.数字选择器输出 10 进制计数器产生的信号。 这样反复重复， 当寄存器输 出第七个信号也就是最后一个信号后滚动到 11，使能端 S0S1=01，再次翻滚到 00，重新 循环。 此方案所需元器件比方案一少，但只能间隔固定的时间打铃，且各部分间的级联较 复杂。 3.方案三： 原理框图如图 2.6 所示 此方案的设计思路是， 用两个十六进制比较器将打铃的初始时间信号和终止时间信 号分别与时钟信号做比较。当初始信号与时钟信号相等时打铃，同时开启 1000 进制计 数器，开始计时，分别在计时 45，55，100，
6、120，165，175，220 时用这些数字的特征 值控制打铃。当最后一次打铃时，终止时间比较器控制计数器停止计时。两个比较器和 计数器的连线图如图 2.7 所示 课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 6 页 图 2.7 方案三主要部件连线图 图 2.8 是初始时间为 8：30，终止时间为 12：10 分的计时状态。 （a） （b） 课 程 设 计 说 明 书 共 14 页 第 7 页 （c） （d） 图 2.8 初始时间为 8：30，终止时间为 12.10 的计时状态图 三、方案一单元设计三、方案一单元设计: : 1.秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器由 555 定时器构成，该信号源的参数计算： 所以参数设为 Vs=5V，F=1Hz，R1=47k，R2=47k，C=10uf，Cf=10pf。 用示波器观察发现，用 5
