数字逻辑时钟设计

武汉工程大学

计算机科学与工程学院综合设计报告

设计名称：硬件基础综合设计

设计题目：数字电子钟设计

学生学号：

专业班级：

学生姓名：

学生成绩：

指导教师（职称）：

课题工作时间：2012年12月10 至2012年12月22日

说明：

1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个

学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。

2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。

3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个设计期间的平时表现、设计

完成情况、报告的质量及答辩情况，给出客观、全面的评价。

4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律

按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。

5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设

计的情况另行规定。

6、平时表现成绩低于6分的学生，其综合设计成绩按不及格处理。

7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用

于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。

成绩评定表

学生姓名：高帅学号：1105030206 班级：智能科学与技术02班

答辩记录表

指导教师评语

目录

（以下章节名称为参考）

摘要.....................................................................................................II Abstract.................................................................................................. II 第一章课题背景（或绪论、概述） (1)

1.1 实验设计概述 (1)

1.2 实验设计目的意义 (1)

第二章设计简介及设计方案论述 (2)

2.1 设计构想 (2)

2.2 设计思想 (2)

2.3 最终设计思路 (5)

第三章详细设计 (7)

3.1 设计图纸 (7)

3.2 设计详解 (8)

第四章设计结果及分析 (10)

4.1 模拟电路设计分析 (10)

4.2 面包板电路设计分析 (10)

4.3 综合设计分析 (10)

总结 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

摘要

数字时钟设计实验的设立将理论与实际相结合，体现了学以致用的思想。实验中在参考课程教材以及相关实验指导书的前提下，首先确立实验思想与方法，然后通过模拟电路设计分析，最后在实验箱上实际实现数字时钟。在实验之前对于各种方法进行各种论证，最后确立先分后总的总体设计思路，并且原理图也是在保持电路稳定性的的前提下尽量简化。实验设计过程中并不是一帆风顺，有时候也是需要相当的耐力的。实际电路连接验证过程中问题不断，最后虽然实现了电路功能，但是实验过程更为重要。实验加深了同学们对74LS160和CD4511应用的认识，并且使实验设计过程不仅仅是对知识能力的一种考察更是对同学们总和素质的一种考察与提高。实验难度并不是很大，但它却起着一种引导作用，提高对数字逻辑设计的兴趣和对软硬件结合的总和处理能力。

关键词：74LS160；CD4511；进位；级联；清零

Abstract

Digital clock design experiments will be the establishment of integrating theory with practice, which reflects the idea of studying.The actual circuit connection verification process problem constantly, and finally although realized circuit function, but the process is more important.Experimental deepened the students on 74 ls160 and CD4511 application of understanding, and make the design process for knowledge is not only the ability of a survey of students is a kind of total quality investigation and improve.

Keywords：74LS160;CD4511;carry;clear;cascade

第一章课题背景（或绪论、概述）

1.1 实验设计概述

在学习了数字逻辑，已经大致掌握了实验设计思路以及实现方法后，就可以自己设计实验了。在这里我们选择设计一个数字时钟，做为检验学习程度的一个实验。数字时钟主要实现秒、分、时的计时功能，所需元器件自选。本实验具有一定的开放性，但是就本实验室器材限制，大家所选器材还是比较集中。在设计时钟时都用的七段数码管，而且设计中同学们大多集中选定的74LS161、74LS160以及CD4511等设计组成。

在老师的指导下，同学们先做好大致构思，然后由指导老师指导点评后再在电路模拟软件上进行模拟设计（这里我们选用EWB软件）。模拟软件设计只是对于设计思路的基本检验，因为如果模拟电路无法实现时钟功能，在实际电路中就更不能实现了。设计电路确定后根据各自元器件的需求，同学们就开始各自电路的实现了。在实现电路功能，并经调试无误后，由指导老师提出问题供实验操作同学答疑。

1.2 实验设计目的意义

20世纪末，电子技术获得了飞速发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对于人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记时间忘记了做一些事。但是一旦重要的事情，意识的耽误就可能酿成大祸。

此种数字钟与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性。本时钟的理论依据只是课本上关于各种芯片的介绍，真正的线路原理理论是同学们自己设计出来的。所以说设计时钟不仅锻炼了同学们的逻辑推理及设计能力，而且还锻炼了同学们的动手操作与排除故障的能力。想出来也许并不难，但是实际做出来也许并不是那么容易。在实际设计中使同学们体会到实际电路的一些不确定性并学习故障排除方法。设计数字钟是同学们真正体会到了知识的力量，以及如何把只是真正运用到实际运用到生活中去。提高同学们学习本门课程的兴趣，增加学习动力，并且为以后学习跟深层次的东西打下基础。在硬件方面学会查找与排除问题，这不仅在试验中解决问题而且在学习其他科目以及其他试验中也大有帮助，真正提高了同学们的动手能力。