数字电子技术课程设计
题目 自动打铃器
姓 名：___ XXXXXX ___
所在学院： 工学院
所学专业：_ 电气工程及其自动化
班 级 ___ 电气工程XXXX
学 号 ___ XXXXXXXXXXXXX
指导教师：_____ XXXXXX_ ___
完成时间：____ 2XXXXXXXXX
烟台南山学院数字电子技术课程设计
数电课程设计任务书
一、基本情况
学时：40学时 学分：1学分 适应班级：
二、进度安排
本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作： 2学时 总体方案设计： 4学时 查阅资料，讨论设计： 24学时 撰写设计报告： 8学时 总结： 2学时 教师辅导： 随时
三、基本要求
1、课程设计的基本要求
数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求
数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。
课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
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四、设计题目及控制要求
设计题目：自动打铃器
要求： 1、有数字钟功能；（不包括校时等功能） 2、可设置六个时间，定时打铃 3、响铃5秒钟
五、设计报告
设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。设计报告的格式如下： 1、封面 2、内容提要 3、目录 4、正文
(1) 所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能； (2) 方案选择及论证； (2) 设计步骤及原理图； (3) 元器件的选择；
(4) 设计过程中出现问题的解决方法； 5、心得体会 6、参考文献
六、考核方法
数电课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。
考核分三个方面进行：平时表现20%；设计过程25%；设计报告 40%；设计答辩15%。 有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理： 1、设计期间累计迟到、早退达8次； 2、设计期间累计旷课达6节；
3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告； 4、不能完成设计任务，达不到设计要求。
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摘要
自动打铃器可设定打铃的时间，性能可靠，外形美观，广泛使用于学校、机关、工厂、部队、医院、车站等单位，是自动化的工具。为方便学校生活，采用以数字电路为基础设计一种的自动打铃器设计利用了数字芯片555的定时和计数功能，来完成时间的计时、校时和定时功能。用LM12864液晶显示时、分、秒。选用蜂鸣器模拟现实的电铃实现打铃，其中计时和定时功能是软件为主，硬件为辅。而校时功能是软件为辅，由外部按键控制，实现加一与减一的操作。
自动打铃器有以下几部分组成：石英晶体振荡器、分频器、脉冲发生器、60进制额秒、分计时器和24进制计时器以及秒、分、时的译码显示部分和定时打铃器部分等。 关键词：打铃器,计时,校时,振荡器
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目录
第一章 绪论 .......................................................................................... - 1 - 第二章 方案设计 .................................................................................. - 1 - 2.1 设计要求 .................................................................................. - 1 - 2.2 方案分析 .................................................................................. - 2 - 第三章 电路设计 .................................................................................. - 2 - 3.1计时功能的实现 ....................................................................... - 2 - 3.2分频电路 ................................................................................... - 4 - 3.3扫描显示电路 ........................................................................... - 4 - 3.4响铃电路 ................................................................................... - 6 - 3.5打铃器 ....................................................................................... - 6 - 3.6总电路 ....................................................................................... - 7 - 第四章 调试与仿真 .............................................................................. - 8 - 4.1 测试计时系统 .......................................................................... - 8 - 4.2 测试定时系统 .......................................................................... - 8 - 第五章 总结 .......................................................................................... - 9 -
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第一章 绪论
随着电子技术的发展，它在各个领域的应用也越来越广泛。人们对它的认识也逐步加深。人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。由于电子技术产业结构调整,生产工艺的飞速发展,人们生活水平的不断提高, 家用电器逐渐普及,市场对于智能控制系统的需求越来越多。
在学校生活中，每天上下课都离不开打铃器的使用。打铃器可以为上下课的学生和老师提供时间提醒，同时，也可以作为一个提醒学生们作息时间的时间表，让大家养成良好的习惯。对于那些上课过于集中，知识面拓展比较广的老师的拖堂现象也给了一个下课时间的提醒，以免耽误学生们下一节课的上课时间。
电子技术课程设计，是电子技术课程设计的实践性教学环节。是对学生学习电子技术综合性训练，这门课是独立进行的课程设计，仿真，安装和调试来完成，要完成一门课程设计要设计很多方面的知识，要设计许多实际知识与技能（安装、调试与测试技术）。对于电子技术课程设计都在用multisim软件完成，在这一工作平台上完成一些电路的设计，检测，调试一些参数以及对观察的结果。
第二章 方案设计
2.1 设计要求
2.1.1
显示屏
方案一. 选用LED显示屏。
优点：使用方便，价格便宜。
缺点：LED显示屏点密度高,不适合近距离观看,而且,编程比较复杂。 方案二. 选用LM12864液晶显示屏。 优点：此液晶功耗低,显示字符锐利,屏幕稳定不闪烁,屏幕调节方便,并且编程与LED显示屏相比较要简单的多。 缺点：价格稍贵一些。
由上述两个方案比较，选择方案二。
2.1.2 定时系统
方案一 选用555定时芯片
优点：芯片内有集成的定时系统，在编写程序时只需对相应的口位进行操作，操作方便。
缺点：价格昂贵，市面上难够买。
方案二 选用数字电路定时系统
优点：计时、校时与定时集成在一块片子上，方便程序编写，电路结构简单，避免了许多干扰。
由上述两个方案比较，选择方案二
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2.2 方案分析
1.为使电路有计时功能，分别用两个74160设置成60进制和24进制计数器。 2.将已经完成的两个60进制和一个24进制计数器进位连接，完成时、分、秒的计数功能。
3.用74161设计成分频器，将给出的732HZ的频率分频得到1HZ的时钟脉冲，作为时钟输入信号。
4.用74161设置成8进制计数器， 74151八选一数据选择器和BCD——七段7449译码器设计成电路完成数字显示功能，用高频信号快速扫描做成扫描显示电路。
5.用或门，与门，或非门实现定时分别为1时、3时、5时、7时、9时、11时的功能。
6.用D触发器做成响铃5秒的响铃电路。
第三章 电路设计
3.1计时功能的实现
采用整体置数法分别构成60进制计数器（如图3.1）和24进制计数器（如图3.2），用两个60进制和一个24进制计数器分别完成秒，分，时的计时功能，为了保证时钟显示零的同时才进位因此在计数器后加一D触发器使进位延迟一个周期，然后将三者依次异步连接（如图3.3），实现24小时计时功能。原理图及波形图如下。
图3.1 60进制计数器
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图3.2 24进制计数器
图3.3 24小时计时器原理图
图3.4 24小时计时器波形图
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3.2分频电路
用三个74161构成732进制的分频电路，得到输出1HZ的频率，使输出信号周期为1秒。原理图如下。
图3.5 分频电路原理图
图3.6 分频电路波形图
3.3扫描显示电路
扫描电路由74161构成的八进制计数器（如图3.7），四个八选一数据选择器74151、时钟模块和7449七段译码器构成。
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图3.7 8进制计数器
图3.8 扫描显示电路总原理图
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图3.9 扫描电路波形图
3.4响铃电路
用四个D触发器做成一个移位寄存器，使最后的触发器能在五个脉冲的时间输入为1，构成响铃五秒的响铃电路。（如图3.10）
图3.10 响铃电路原理图
图3.11 响铃电路仿真图
3.5打铃器
利用或门，与门，或非门从24小时记时器中选出六个时间点，设置为1时，3时，5时，7时，9时，11时响铃，与响铃模块连接起来控制响铃，做成响铃五秒钟的打铃器。
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图3.12 打铃器电路原理图
图3.13 打铃器仿真图
3.6总电路
将上述分频电路、扫描电路、打铃器等连接，得到总电路。 设计思路框图如下图3.14。
图3.14 设计思路框图
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图3.15 总电路原理图
图3.16 自动打铃器仿真波形图
第四章 调试与仿真
4.1 测试计时系统
在软件中将时间定格为23：59：50，接下来程序在运行时，液晶显示时间就会计时。当计时到00：00：00时，观察时分秒是否全部往下计时，时间在转换的过程中是否有错误。
4.2 测试定时系统
对各个模块进行编译，仿真后，将总电路下载到实验箱，并进行相应的外部电路连线，对设计的电路进行硬件仿真，对电路进行校正，时间显示和定时打铃并且响铃时间为五秒钟都能实现，因此符合电路的设计要求。
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第五章 总结
通过两周的EDA课程设计，我学会了很多的东西。首先我对数字电子有了更深刻的认识，掌握了更深层的原理，并学会了将其应用于实践中。其次在两周的EDA课程设计中增强了我们的动手能力，并将学到的死知识转化为真正我们自己的东西，还学会了运用multisim绘图软件。开始选到此课题时，不知道从何下手，通过老师的指导和同学的讨论，确定了先设计框图然后分步研究计时功能电路、分频电路、扫描电路、响铃电路到最后打铃器。设计这几步时，都要运用到最基本的如8进制计数器到60进制计数器，然后到计数器连接成为加法器等，从易到难，从数电课程基础到扩展，这就要求我们在连接六进制、十进制、六十进制的进位及十二进制的接法中，熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能。之后的重难点就是仿真图和接线图，通过查找资料和研究课本画图在用电脑软件绘图，此次最大的困难是如何利用软、硬件配合的方式产生中断，对中断的初始化、具体设置、中断返回还不是很清楚，程序设计一度陷入停滞状态，最后在同学的帮助下，我才完成了该实验，实现了自动打铃器自动打铃的基本功能。
总的来说，通过这次实训，使我动手能力更加提高了。增加了我的知识，使我更进一步的了解计数器的工作原理和一些脉冲信号产生电路原理。我觉得互相帮助是成功的最主要关键，可以减少更多的时间来进行调试和分析错误的存在。还有一点就是上网查阅相关的资料来丰富、调整自己对学习上的一些捆扰。我想在今后的学习道路上我会更加努力！积极地去询问同学，培养自己！最主要的是多动手。
参考文献
1、阎石. 数字电子技术基础[M]. 高等教育出版社. 2001 [2]. 2、康华光. 电子技术基础[M]. 五版：高等教育出版社 2007. 3、杨志忠. 数字电子技术[M]. 高等教育出版社 2009. 4、赵慧君. 数字电子技术基础[M]. 人民邮电出版社 2012.
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