什么？
《数字钟设计报告》指导老师： 姓名： 学号：电子设计 一、 引言 大屏幕数字钟套件采用6位数字（二十四小时制）显示，格式为“时时：分分：秒秒”，电路板尺寸为330MM*70MM，是以前大屏幕数字钟的改进版，解决了以前大屏幕数字钟显示数字“6”和“9”不美观的现象；解决了发光二极管引脚焊盘间距过大容易插坏LED的现象；解决了用户如果自己安装外壳时，电源和外接调时开关不方便安装的现象。纯硬件电路，每个笔画由三个LED组成，频差为-200PPM的石英晶体定时，走时精度高。 工作电压：交流5V—9V，直流6V—10V。 二、电源接线图 三、板外接线图 四、 总体设计 采用同步电路，总线结构，时钟信号分别加到各个模块，各个模块功能相对独立，主要功能集中在模块内部，模块功能较为独立，模块间连线简单，易于扩展，本次设计采用此方案。秒计数和分计数为60进制，时计数为24进制，为了简化设计，秒和分计数采用同一单元。控制模块有两部分，一为实现调整切换，二为实现显示切换。现对本方案中的各个主要功能模块的接口定义如下： 60进制模块（电路图中模块名称为60count，下同。）实现同步60进制计数，可调整 电源 5v 时钟信号输入 接1Hz的信号源进位输入 接秒的进位信号，实现秒功能时，接低电平。进位输出 秒模块接分模块，分模块接时模块显示输出 接到显示总线，能闪烁调整使能端 入0有效，有效时，显示信号输出，同时屏蔽进位输入和进位输出，允许调整信号输入。显示使能端 入0有效调整信号输入 24进制模块（24count）实现同步24进制计数，可调整 电源，时钟信号 同上进位输入 接分的进位信号进位输出 秒模块接分模块，分模块接时模块显示输出 同上调整使能端，显示使能端，调整信号输入 同上 控制模块（fun，func）管理总线资源，对各个模块输出控制信号 电源 5v VCC调整切换信号 接各个需要调整的模块调整信号 接到各个需要调整的模块显示切换信号 接到各个需要共享显示总线的模块控制信号输出 接到各个模块，有且只能有1个为0至此，本阶段就结束了。在上面的接口定义中，也可以发现，各个模块的立性是很强的，这样的结构使得以后的扩展很容易。五、电路图六、装好的成品晚上拍的照片：七、 心得体会 经过长达两个星期的设计与思考，最终完成了数字钟的设计。其间遇到了许多问题，但最后都一一得到解决。现将心得体会总结如下： 设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个方案，进行比较论证，选择最合适的方案动手设计。总体设计在整个设计过程中非常重要，应该花较多的时间在上面。 方案确定后，才开始设计。设计时多使用已学的方法，如列真值表，化简逻辑表达式，要整体考虑，不可看一步，做一步。在整体设计都正确后，再寻求简化的方法。 在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要有效的多。 尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改，也利于与别人交流。如果电路乱的连自己都看不懂，那还如何改进和扩展。 很多难点的突破都来自于与同学的交流，交流使自己获得更多信息，开拓了思路，因此要重视与别人的交流。 应该有较好的理论基础，整个实验都是在理论的指导下完成了，设计过程中使用了许多理论课上学的内容，如真值表、卡拉图等。本次设计把理论应用到了实践中，同时通过设计，也加深了自己对理论知识的理解和掌握。
参考文献【1】 阎石 数字电子电路 高等教育出版社【2】 康华光 电子技术基础（数字部分） 高教社【3】 艾永乐, 付子义 数字电子技术基础 中国电力出版社【4】 陈明义 数字电子技术基础 中南大学出版【5】 陈明义 电工电子实验教程 中南大学出版【6】康华光电子技术基础模拟部分（第四版）高等教育出版社，1999年【7】康华光电子技术基础数字部分（第四版）高等教育出版社，2000年【8】李振声实验电子技术国防工业出版社，2001年【9】任为民电子技术基础课程设计中央广播电视大学出版社，1997年【10】李良光老师提供的光盘资料【11】网络资源：浙江万里学院电子信息学院金雪同学的数字电子技术课程 设计报告
康华光．电子技术基础数字部分[M] ．5版．北京：高等教育出版社，2006．
[1] 陈权昌，李兴富。单片机原理及应用。广州：华南理工大学出版社，8[2] 李庆亮。C语言程序设计实用教程。北京：机械工业出版社，3[3] 杨志忠。数字电子技术。北京：高等教育出版社，12[4] 及力。Protel 99 SE原理图与PCB设计教程。北京：电子工业出版社，8[5] 徐江海。单片机实用教程北京：机械工业出版社，12[6] 胡宴如。模拟电子技术。北京：高等教育出版社，6[7] 刘宁。单片机多功能时钟的设计。浙江：浙江海洋学院， [8] 汪文，陈林。单片机原理及应用。湖北：华中科技大学出版社，[9] 康华光。电子技术基础数字部分。北京：高等教育出版社，[10] 杨欣。电子设计从零开始。北京：清华大学出版社，[11] 唐勇。基于单片机的电子钟的设计。湖南：湖南工学院，[12] 邢小杰。单片机电子时钟设计。中国科技博览，2009
电子信息主要包括以下几个方面：电子科学与技术、集成电路设计与集成系统、电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程。信息通讯技术（电信技术）专业则涉及信息的通讯、中转和加工处理，其中信息通讯必须用到无线电技术。电子信息工程技术专业的重要领域有数字信息处理、电子和光信息技术、高频技术和通讯网络等。基于数字信息处理技术（数字技术）的重要性，电子计算机和电脑程序起了主导作用。自动化技术专业讲述过程控制技术的发展和运用，包括所需的硬件和的制作和使用。自动化技术和传导技术的问题的解决以系统理论和调节技术、测量技术、过程控制电脑和通讯技术等方法的运用为前提。微电子技术专业对于上述三个专业具有特别重要的意义。以上领域的经济和技术开发倚赖于电路板、半导体元件和高复性集成转换电路等内容的运用。目前就业的渠道主要有：网络的开发与设计，网络设备的研发，电子信息产品的设计，通信网络的维护与管理，信息系统集成等。学生毕业后可以从事电子设备和信息系统的设计、应用开发以及技术管理等。比如，做电子工程师，设计开发一些电子、通信器件；做工程师，设计开发与硬件相关的各种；做项目主管，策划一些大的系统，这对经验、知识要求很高；还可以继续进修成为教师，从事科研工作等
参考文献【1】 阎石 数字电子电路 高等教育出版社【2】 康华光 电子技术基础（数字部分） 高教社【3】 艾永乐, 付子义 数字电子技术基础 中国电力出版社【4】 陈明义 数字电子技术基础 中南大学出版【5】 陈明义 电工电子实验教程 中南大学出版【6】康华光电子技术基础模拟部分（第四版）高等教育出版社，1999年【7】康华光电子技术基础数字部分（第四版）高等教育出版社，2000年【8】李振声实验电子技术国防工业出版社，2001年【9】任为民电子技术基础课程设计中央广播电视大学出版社，1997年【10】李良光老师提供的光盘资料【11】网络资源：浙江万里学院电子信息学院金雪同学的数字电子技术课程 设计报告
实训报告格式：1、报告题目2、中文摘要3、关键词4、前言（实训目的、意义和实训内容概述）5、实验设计（采用的关键技术、主要数电思路、设计流程等，必要时给出图示说明）6、实验要点（主要实验步骤分析、采用的实验工具、方法）7、结果及结果分析8、心得体会9、参考文献
[1] 陈权昌，李兴富。单片机原理及应用。广州：华南理工大学出版社，8[2] 李庆亮。C语言程序设计实用教程。北京：机械工业出版社，3[3] 杨志忠。数字电子技术。北京：高等教育出版社，12[4] 及力。Protel 99 SE原理图与PCB设计教程。北京：电子工业出版社，8[5] 徐江海。单片机实用教程北京：机械工业出版社，12[6] 胡宴如。模拟电子技术。北京：高等教育出版社，6[7] 刘宁。单片机多功能时钟的设计。浙江：浙江海洋学院， [8] 汪文，陈林。单片机原理及应用。湖北：华中科技大学出版社，[9] 康华光。电子技术基础数字部分。北京：高等教育出版社，[10] 杨欣。电子设计从零开始。北京：清华大学出版社，[11] 唐勇。基于单片机的电子钟的设计。湖南：湖南工学院，[12] 邢小杰。单片机电子时钟设计。中国科技博览，2009
hrfh
[1] 张毅刚《新编MCS51单片机应用设计（第三版）》，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008[2] 何立民《单片机应用技术选编》，北京：北京航空大学出版社，1998[3] 李华《MCS-51系列单片机使用接口技术》，北京：北京航空航天大学出版社，1993[4] 彭为《单片机典型系统设计实例精讲》，北京：电子工业出版社，2006[5] 潘永雄《新编单片机原理与应用》，西安：西安电子科技大学出版社，2003[6] 童诗白,华成英，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，2000[7] 阎石主《数字电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1998[8] 樊昌信,曹丽娜《通信原理》，北京：国防工业出版社，2007[9] 李瀚荪《电路分析基础》，北京：高等教育出版社1991毕 业 论 文（设 计）开 题 报 告[10]GEdward Suh, Charles W．O’Donnell， Srinivas Devadas， Aegis：a single-chip secure processor, IEEE Design and Test of Computers．2008，24（6）570－580．[11] M PMCS 51 Family of Microcontrollers Architectural O September 1993
数字电子技术基础 阎石 主编 第五版
书名：数字电子技术第2版书号：13182AISBN：978-7-111-13182印次：2-2责编：贡克勤开本：16字数：512 千字定价：￥00所属丛书：普通高等教育“十五”国家级规划教材装订：平出版日期：2010-08-31 本书是编者根据2004年8月教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会颁布的“数字电予技术基础”课程的教学基本要求，结合多年来教学改革的经验编写而成的一仝书共分9章．内容有：数字电路基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时乎逻辑电路、半导体存储器和可编程逻辑器件、数模与模数转换器、脉冲渡形的产生与堂换和卜DA软件工具应用等。本书的卡要知识点都配备有适当的例题和习题，为学生课后复习、练习和归纳总结提供必需的资料。书末还备有学习本课程所需的附录A—c和部分习题答案。本书为普通高等教育“十一五”吲家级规划教材。全书思路顺畅，层次分明，文字简练．适合于理『。科高等院校电气信类专业（含自动化、电气技术、电子信息工程、电子信息科学与技术、生物医学工程、通信、计算机、测控和机电体化等）“数宁电子技术”或“数字集成电路”等课程教学，也可供从事微电子技术和电气信息娄々业的工程技术人员参考。 第2版前言第1版前言第l章数字电路基础引言ll数字电路概述111模拟信号和数宁信号112数字电路的特点113数字电蹄的发展与分类l14数字电路的分析方法l2计数制与编码1．21常用的计数制及其相可转换规律l2．2编码l3逻辑代数基础13l逻辑代数的3种基本运算132逻辑代数的基本公式和常用公式l33逻辑代数的基本规则1．4逻辑函数的建市及其表示方法15逻辑闻数的化简15l逻辑胡数的最简形式l52逻辑函数的公式化简法153用卡诺图化简逻辑函数16具有无关项逻辑函数的化简17数宁电路中的半导体器件1．1本行半导体7．2朵质半导体7．3PN结及其单向导电性7．4半导体二檄管1．5姐极型晶体三极管6增强型绝缘栅场效应晶体管习题1第2章集成逻辑门电路引言2．1基本逻辑门电路1二极管与门及或门电路2非门电路2TTL逻辑门电路。1TTL与非门的电路结构和工作原理2m与非门的技术参数3集电极开路门和三态门3射极耦合逻辑门电路（ECL门）24cMOS逻辑门电路241CMOS反相器一24．2cMOS门电路‘243cMOS传输门和双向模拟开关2．44cMOS漏极开路门及三态门25B正MOS门电路。2．51BlcMOS反丰同器252fllcMOS逻辑门电路26逻辑门电路使用中的几个问题2．61正负逻辑问题2．62逻辑门电路多余输人端的处埋措施26．3逻辑门电路应用举例27几种集成门电路的性能比较习题2第3章组合逻辑电路引言31组合逻辑电路概述32组合型辑电路的分析321分析组合逻辑电路的一般步骤322几种常用的绀合逻辑电路和器件33绀合逻辑电路的设计331组台逻辑电路的设计概述33．2组合垲辑电路的没计方法34用小规模集成电路（s蚍）实现组合逻辑电路设计341设计组合逻辑电路的一般步骤3．42组合逻辑电路设计举侧34．3编码器3．44泽码器345数值比较器’35组合逻辑电路中的竞争冒险351产生竞争冒险的原幽352消除竞争冒险的方法36用MsI芯片殴|』其他的组合逻辑电路36l用数据选择器实现组合逻辑功能362用译码器实现多种组合逻辑功能363用争加器实现多种组合逻辑功能37组合逻辑电路的综合应用例习题3第4章集成触发器引言·4l触发器栅述42基本Rs触发器42l用与非rJ构成的基本Rs触发器4．22南或非门构成的基本Rs触发器42．3集成基本Rs触发器43时钟触发器。431同步Rs触发器432主从触发器433边滑触发器44r触发器和T‘触发器441T触发器442’T”触发器习题4第5章时序逻辑电路引言51叫序逻辑电路概述52时序逻辑电路的分析方法52．1分析时序逻辑电路的一般步骤522寄存器和移位寄存器523计数器53时序逻辑电路的设计531叫序逻辑电路的儿种设计方法532一般同步时序逻辑电路的设汁方法54MsI时序逻辑器件的应开5．41Msl计数器芯片的麻用542MsI寄存器芯片的应片习题5第6章半导体存储器和可编程逻辑器件引言1半导体存储器1半导体存储器的特点2半导体存储器的分类3半导体存储器的主要技术指标2随机存取存储器（RAM)621RAM的结构622RAM的存储单元6．3只读存储器（ROM)63．1ROM的结构632掩模式只读存储器（固定ROM)6．33可编程只读存储器（PROM)634可擦除可编程只读存储器（EPROM)64存储器容量的扩展65可编程逻辑器件（PLD)6．5ln．D概述6．52可编程阵列逻辑（PAI．）6．53通用阵列逻辑（GAL)’654复杂的可编程逻辑器件（cPLD)’6．55现场可编程门阵列（FPGA)‘656在系统可编程逻辑器件（IsP—PLD)‘657可编程逻辑器件开发技术简介习题6第7章数模与模数转换器引言7．1D/A转换器7lII】/A转换器及其主要参数7l2权电流型D/A转换器713倒T形电阻网络D/A转换器7．1．4模拟电子开关72A/D转换器7．2lA/D转换的一般工作过程7．22并行}E较型A/D转换器723逐次逼近型A/D转换器724双积分式A/D转换器7．2．5A/D转换器的主要技术指标‘726集成A/D转换器及其麻用习题7第8章脉冲波形的产生与变换引言8．1实际的矩形波及其参数2集成555定时器1集成555定时器简介822集成定时器cc7555的内部逻辑电路823cc’7555的工作原理83用555定时器构成脉冲的产生与变换电路83l555定时器构成施密特触发器832555定时器构成单稳态触发器833555定时器构成多谐振荡器84用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲发生器841用TTL门电路组成的施密特触发器842_TTL集成施密特触发门843用门电路组成的积分型单稳态触发器844集成单稳态触发器8．4．5石英晶体振荡器85脉冲信号产生与变换电路应用举例习题8第9章EDA软件工具应用引言9．1数字系统EDA设计概述92ABE．L—HDL基础921ABEL语言的基本元素922ABEL语言的基本语法结构923ABEL语言逻辑描述的方法924常用指，下字925ABFL的点扩展92．6ABE'l_语言设计示例93用，spDes咖ExPERT软件设计数字系统931i。pDesignExPERT软件简介932项目创建与器件选择933原理例输人方式示例934ABE：I．语言输入法设计9．3．5ABEL语言与原理图输入混合设汁94数宁系统综合设计实例95适配器件弓下载习题9附录附录A美国标准信息交换码附录B二进制数算术运算B1二进制数加法B2二进制数减法B3二进制数乘法B4二进制数除法B5用带符号佗的二进制数眦实现减法运算附录TTL和cMOS逻辑门电路的技术参数附录D一进制逻辑单元幽形符号简介（GB472812—1996）D1二进制逻辑单元例形符号的组成D2逻辑状态妓其有关约定附录E删产半导体集成电路型号命名法（cB3430—1989）F1型号的组成附录F常用AD（：和DAc芯片简附录G电阻器型号、名称和标称系列Gl电阻器型号名称对照G2电阻器（电位器）、电容器标称系列及其误差部分习题答案参考文献 书名：数字电子技术修订版ISBN:756061120作者：孙津平编出版社：西安电子科技大学出版社定价：12页数：169出版日期：2005-7-1版次：1开本：16开包装： 本书为教育部职业教育与成人教育司推荐的五年制高等职业教育电子电工类专业教学用书，是以教育部颁发的《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》为依据，结合近几年的教学实践经验修订编写的。与之配套使用的有孙津平主编的《数字电子技术练习软件0》和《数字电子技术测试软件0》（光盘）在内容的安排上，全书以学生的“技术应用能力的培养”为主线，以应用为目的，以“必需”和“够用”为度，以讲清概念、强化应用为重点，深入浅出地阐述了数字集成电路的基本工作原理和逻辑功能，突出了中规模集成电路的应用。全书共分八章：绪论、数字电路基础，集成门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，存储器和可编程逻辑器件，脉冲产生与变换电路，数/模和模/数转换。每章有练习题，每节有思考题，可供读者练习和思考。书末附有各章习题参考答案本书突出了数字电子技术的应用性、实践性，强化了实际应用能力的培养。本书内容覆盖面广，安排灵活，可作为高等职业教育电子技术类、通信技术类、计算机应用、自动控制、工业电气化等专业的教材，也可作为自学考试或从事电子技术工程人员学习用书。本书配有电子教案，需要者可与出版社联系，免费索取 绪论1 数字信号与数字电路2 数字电路的特点与分类O1 数字电路的特点2 数字电路的分类3 数字集成电路的发展趋势第1章 数字电路基础1 数制与代码1 常用数制2 不同进制数的相互转换3 代码2 逻辑代数的基本运算1 基本概念2 三种基本运算3 常见的几种复合逻辑关系4 逻辑函数及其表示方法3 逻辑代数的定律和运算规则1 基本定律2 基本规则4 逻辑函数的代数化简法5 逻辑函数的卡诺图化简1 逻辑函数的最小项2 卡诺图化简逻辑函数3 具有约束项的逻辑函数的化简本章小结习题第2章 集成门电路1 概述2 TTL集成门电路1 TTL与非门的工作原理2 TTL与非门的外特性与参数3 TTL与非门产品介绍4 TTL门的改进电路5 TTL门电路的其他类型6 TTL集成门电路使用注意事项3 CMOS集成门电路1 CMOS 门电路2 CMOS门电路系列及型号的命名法3 CMOS集成电路使用注意事项4 CMOS电路与TTL电路的连接本章小结习题第3章 组合逻辑电路1 组合逻辑电路的分析方法和设计方法1 组合逻辑电路的分析方法2 组合逻辑电路的设计方法2 编码器1 编码器2 集成编码器3 译码器1 概述2 集成译码器3 译码器的应用4 数据选择器和数据分配器1 数据选择器2 数据分配器5 数字比较器1 数字比较器的定义及功能2 集成数字比较器6 算术运算电路1 半加器2 全加器3 多位加法器7 组合逻辑电路中的竞争与冒险现象本章小结习题第4章 触发器……
本报4月17日讯 近日，北京大学、清华大学、北京航空航天大学、武汉大学、西安交大等名校陆续公布了在湘招 生计划。其中北大在湘招生76人，清华在湘招生91人，北航在湘招生130人，武大在湘招生410人，西安交大在湘招生120人。由于近段时间各高校招生简章、招生计划将陆续公布，考生可登录感兴趣的院校招生网站查询。 北京大学：学院内可自由选择专业 北大今年在湘招生计划出炉，投放招生名额76个，相比去年稍有减少。不过，目前我省已经有30名左右学生提前进入了北大，包括23名保送生和一些小语种及艺术特长生，这些均不占计划。 北大正在推行“元培计划”，进入“元培计划”实验班学生，只分文科和理科，学生学习一年半基础课程以后，再理性地选择院系专业。除此之外，其他院系招生也是按照大类，或者是学院进行录取的，学生可以自由选择专业，如果是院系之外的调整，学生需要申请，经过考核可以转专业，这个调整是20%以内。另外，应用语言学方向的中国语言文学类、历史学类、哲学类、考古学、天文学、地球与空间科学、地质学基地班等，只录取有专业志愿的考生。 清华大学：按实际考分和志愿安排专业 清华大学今年在湘共招生91人，其中理工类66人、文史类6人、理工类国防和定向专业19人，总数比去年减少4人。今年清华的临床医学专业不再要求考生必须是应届毕业生。 学校按照考生的实际考分和报考志愿安排专业，各专业志愿之间存在一定的分数级差。分数级差的确定以调档线上该考区报考清华大学所有考生的志愿满足率最大为标准，一般在1~5分之间，同等条件下参考相关科目成绩。 学生在读期间有4次转专业的机会。第一次是在学生刚刚入学后，会有一次校内二次招生，学生可以申请转入数理基础科学班、化生基础科学班、软件科学实验班以及北京协和医学院的临床医学专业学习。在大学一年级和二年级期末，各有一次申请转专业的机会，每个年级大约10%的同学可以改变自己所学的专业。最后一次机会在本科毕业时，各院系将为本科非本专业学生预留一定的交叉推荐直读研究生的名额。 北京航空航天大学：录取专业时以实际考分为准 北航今年准备在湘招收130名学生，其中飞行技术专业(俗称飞行员)最多为13名，这是该校在湖南招生各个专业中招得最多的，其次为自动化和理科实验班分别6名。全国统考科目的外语分英语、俄语、日语、法语、德语、西班牙语等6个语种，考生可任选一种。对于享受加分、降分政策的考生，录取专业时以实际考分为准。除飞行技术专业和国防 定向生外，无男女比例限制。 武汉大学：非第一志愿录取不超4% 武大今年在湘招生410人，其中文科100人、理科310人。录取时实行志愿分数级差的办法，院校志愿级差分为理工类30分，文史类20分，但录取非第一志愿考生人数不超过该校在当地招生计划数的4%。确定考生录取专业时实行专业志愿分数级差的办法，各专业间级差均为1分。录取时，往届生与应届生一视同仁；除外语类专业同等条件下男生优先外，无男女比例限制。 今年该校新增招生的专业：文史类对外汉语、理工类核工程与核技术。调整的专业：法学专业由文史类调整为文理兼招；金融工程专业从经济学类中分离出来单列招生。 西安交通大学：部分理工类专业学6年 西安交大今年在湘招生120人，部分学院继续按专业大类招生，其中理工类专业学习时间6年、医学类学制7年。考生在进校2年后，根据学习成绩、本人志愿及学校有关规定，可在所在专业大类内选择专业方向。 该校今年预留了部分计划作为机动指标，主要用于调节各地报考西安交通大学上线生源不平衡问题；录取部分地区已通过西安交通大学考核，并获得自主选拔资格的考生；录取体育特长生、文艺特长生、保送生、少年班学生等。 (记者：张茧) 来源：湖南日报
四、交通信号灯的自动控制：1、任务要求（1）通常情况下，大道绿灯亮，小道红灯亮。（2）若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再 经过4秒，大道由黄灯变为红灯，同时，小道 由红灯变为绿灯。（3）小道变绿灯后，若大道来车不到3辆，则经过 25秒钟后自动由红灯变为黄灯，再经过4秒变 为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。
用分立元件设计电路和逻辑门电路设计电路有何不同？前者是模拟电路为主，最难；将分立元器件设计成逻辑电路也难，而将别人设计的逻辑电路应用，就是通常的数字电路应用，最容易。而复杂的逻辑电路、时序电路、神经元电路、模糊数学电路最难设计，例如现在谁能设计出1980年的苹果机（中国后来仿制的中华学习机）的硬件逻辑？而复杂的逻辑电路、时序电路、神经元电路、模糊数学电路最难设计，例如现在谁能设计出1980年的苹果机（中国后来仿制的中华学习机）的硬件逻辑？
设计题目：数字钟的设计与仿真二．设计要求： （1）设计一个有“时”、“分”、“秒”（12小时59分59秒）显示，且有校时功能的电子钟； （2）显示采用六只LED数码管分别显示时分秒； （3）时间的小时、分可手动调整； （4）采用+5V电源供电。三．题目分析： 根据题目，我们可以分析出：数字电子钟是由多块数字集成电路构成的，其中有振荡器，分频器，校时电路，计数器，译码器和显示器六部分组成。振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，不同进制的计数器产生计数，译码器和显示器进行显示，通过校时电路实现对时，分的校准。1）振荡器又包括由集成电路555与RC组成的多谐振荡器，用石英晶体构成的振荡器和由逻辑门与RC组成的时钟源振荡器。三种方案如下图所示：方案一：由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。 555与RC组成的多谐振荡器图方案二:振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。 石英晶体振荡器图方案三：由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器。 门电路组成的多谐振荡器图集成电路555与RC组成的多谐振荡器电路：如果精度要求不高，则可以采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。如上图所示。设振荡频率f=1KHz，R为可调电阻，微调R1可以调出1KHz输出。石英晶体振荡电路:采用的32768晶体振荡电路,其频率为32768Hz,然后再经过15分频电路可得到标准的1Hz的脉冲输出R的阻值,对于TTL门电路通常在7～2KΩ之间;对于CMOS门则常在10～100MΩ之间。由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期不仅与时间常数RC有关，而且还取决于门电路的阈值电压VTH，由于VTH容易受到温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，只能用于对频率稳定性要求不高的场合。综上所述，因为本电路对精度没有较高的要求，因此，我们选用由集成电路555与RC组成的多谐振荡器。2）校时器的方案有如下两种：方案一：通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。图1所示为所设计的校时电路。图 1方案一校正电路图方案二：校准电路由基本RS触发器和“与”门组成，基本RS触发器的功能是产生单脉冲，主要作用是起防抖动作用。未拨动开关K时，“与非”门G2的一个输入端接地，基本RS触发器处于“1”状态，这是数字钟正常工作，“分”进位脉冲能进入“分”计数器。拨动开关K时，“与非”门G1的一个输入端接地，于是基本RS触发器转为“0”状态。秒状态可以直接进入“分”计数器，而“分”进位脉冲被阻止进入，因而能较快地校准分计数器的计数值。校准后，将校正开关恢复原位，数字钟继续进行正常计时工作。 图 2 方案二校正电路通过比较可知，方案一和方案二相比，防抖动措施更好，更完备，但电路也更为复杂，成本也更高，通过比较选择方案一，既能实现防抖动功能，做出事物也更经济一些。四．总体方案： 本电路是以555定时器组成多谐振荡器作为频率发生器，多谐振荡器产生1000HZ的振荡波，经过分频器分频，分解成1HZ的脉冲波，随后经过秒计数器，秒计时器是60进制计数器，当计数器计数到60时产生进位脉冲，到分计数器。分计数器也是60进制计数器，当分计数器计数到60时，再次产生更高一级的进位脉冲，脉冲送到时计数器，实现了分向时的进位。当需要进行校时时，打开对应的开关，进行对应位置上的校时，此时计数进位脉冲无效。而计数器的工作是通过外接时钟脉冲CP的作用下,秒的个位加法计数器开始记数，通过译码器和数码显示管显示数字即计数器。当经过10个脉冲信号后，秒个位计数器完成一次循环，秒十位计数器的CP与秒个位计数器的CP同步,秒个位计数器的Qcc使得秒十位的P和T端同时为1,从而秒十位开始计数，秒十位计数器工作1次，通过译码器和数码显示管，秒十位数字加1。当经过60个脉冲信号，秒部分完成一个周期，分钟个位计数器的CP通过秒十位计数器的Q2Q1与非得到脉冲，分钟个位计数器工作一次，通过译码器和数码显示管，分钟的个位数字加1。分部分的工作方式与秒部分完全相同。当经过3600个脉冲信号，分钟部分完成一个周期，小时个位计数器的CP通过分十位计数器的Q2Q1与非得到脉冲，小时个位计数器工作一次，通过译码器和数码显示管，小时的个位数字加1。当小时个位部分完成一个周期，小时十位计数器的CP与小时个位计数器的CP同步, 小时个位计数器的Qcc使得小时十位的P和T端同时为1,从而小时十位开始计数，小时十位计数器工作1次，通过译码器和数码显示管，小时的十位数字加1。当小时十位部分计数到2同时小时的个位部分计数到4，小时个位计数器的清零端和十位计数器的清零端通过小时个位计数器的Q2和小时十位计数器的Q1与非得到信号，小时部分清零，从而完成了1次24小时计时。五．具体实现：(1) 数字时钟基本原理的逻辑框图如下图3所示： 由图3我们可以看出，振荡器产生的信号经过分频器作为产生秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果经过“时”、“分”、“秒”，译码器，显示器显示时间。其中振荡器和分频器组成标准秒脉冲信号发生器，由不同进制的计数器，译码器和显示电路组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以“时”，“分”、“秒”的数字显示出来。“时”显示由二十四进制计数器，译码器，显示器构成；“分”、“秒”显示分别由六十进制的计数器，译码器，显示器构成；校时电路实现对时，分的校准。(2)数字钟的原理图如附一图所示，其功能原理均与系统方框图的一致。六．各部分定性说明以及定量计算：振荡器秒发生电路---振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精确度决定了计时器的准确度。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度就越高，但耗电量将越大。所以，在设计电路时要根据需要而设计出最佳电路。在此设计中，我采用的是精度不高的，由集成电路555与RC组成的多谐振荡器。其具体电路如下图4所示： 图4 振荡器电路图555定时器是一个模拟与数字混合型的集成电路。555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。555的引脚图如下图5所示： 图5555的内部电路和功能如下图6所示：图6上面图6 是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚： 低触发端6脚：TH高触发端4脚： 是直接清零端。当 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论 、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只01μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为 的情况下，其功能如下表： 555定时器的功能表清零端 高触发端TH 低触发端 Qn+1 放电管T 功能0 0 导通 直接清零1 0 导通 置01 1 截止 置11 Qn 不变 保持 接通电源后，电容C1被充电，vC上升，当vC上升到大于2/3VCC时，触发器被复位，放电管T导通，此时v0为低电平，电容C1通过R2和T放电，使vC下降。当vC下降到小于1/3VCC时，触发器被置位，v0翻转为高电平。电容器C1放电结束,所需的时间为 ： 当C1放电结束时，T截止，VCC将通过R1、R2向电容器C1充电，vC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的时为：当vC上升到2/3VCC时，触发器又被复位发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为 ： 本设计中，由电路图可知R1、R2和C的值，然后再根据f的公式可以算出：其输出的频率为f=1KH分频器分频器的功能主要有两个：一个是产生标准秒脉冲信号；二是提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1000Hz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。本设计中，由于振荡器产生的信号频率太高，要得到标准的秒信号，就需要对所得的信号进行分频。这里所采用的分频电路是由3个总规模计数器74LS90来构成的3级1/10分频。其电路图如下图7所示:图7 分频器电路图74LS90的引脚图及其功能图如下图所示： 74LS90引脚图74LS90 功能表 计数器本设计所采用的是十进制计数器74SL160，根据时分秒各个部分的的不同功能，设计成不同进制的计数器。秒的个位，需要10进制计数器，十位需6进制计数器（计数到59时清零并进位），秒部分设计与分钟的设计完全相同；时部分的设计为当时钟计数到24时，使计数器的小时部分清零，从而实现整体循环计时的功能。74LS160功能表和真值表如下表1和表2所示： 表1 输入 输出(CR) ̅ (LD) ̅ CTT CTP CP D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q30 × × × × × × × × 0 0 0 01 0 × × ↑ D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D31 1 1 1 ↑ × × × × 计数1 1 0 × × × × × × 触发器保持，CO=01 1 × 0 × × × × × 保持表274LS160的真值表CLK Q Q Q Q 0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 0 0 0 074LS160的引脚介绍如下表3所示：表374LS160逻辑符号 各引脚顿的名称 D D D D 置数端 Q Q Q Q 输出端 EP ET 工作状态控制端 LD 预置数控制端 RD 异步置零（复位）端 CO 进位输出端 CLK 信号输入端计数部分：利用74LS160芯片和74LS00芯片组成的计数器，它们采用异步连接，利用外接标准1Hz脉冲信号进行计数。显示部分： 将六片74LS160的Q0Q1Q2Q3脚分别接到实验箱上的数码显示管上，根据脉冲的个数显示时间。秒信号经过计数器之后分别得到显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求，计时电路共分三部分：计秒、计分和计时。其中，计秒和计分都是60进制，而计时为24进制，可以采用十进制计数器74LS160实现24进制、60进制计数器。（1）六十进制计数由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用2片74LS160和一片74LS00组成六十进制计数器，采用反馈归零的方法来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。 秒部分具体设计如图8所示： 图8 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器，当计数到59时清零并重新开始计数。如图所示个位1脚接高电平，7脚、9脚及10脚接1，当7脚和10脚同时为1时计数器处于计数工作状态。个位11脚和秒的十位的2脚相接，十位的9脚、10脚、7脚分别和个位的1脚相接。个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位，从而实现10进制计数和进位功能，秒的十位在计数至0110时由与非门反馈清零实现6进制。分钟部分设计与秒完全相同。（2）二十四进制计数器：选用2片74LS160和一片74LS00组成24进制计数器，采用反馈归零的方法来实现24进制计数。当十位为0010且个位为0100时使两芯片异步清零。小时部分具体设计如图9所示： 图译码器、显示器译码是指把给定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。74LS48驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。74LS48配有灯测试LT、动态灭灯输入RBI，灭灯输入/动态灭灯输出BI/RBO,当LT=0时，74LS48出去全1。本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阳极显示器或共阴极显示器。74LS48译码器对应的显示器是共阴极显示器。本实验采用实验箱中的74LS48译码器和共阴极显示器组成的显示系统。校时电路数字种启动后,每当数字钟显示与实际时间不符进,需要根据标准时间进行校时。校“秒”时，采用等待校时。校“分”、“时”的原理比较简单，采用加速校时。对校时电路的要求是 :1）在小时校正时不影响分和秒的正常计数 。2）在分校正时不影响秒和小时的正常计数 。如图10所示，当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。校时电路实现对“时”“分”“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现“时”“分”的校对。需要注意的是，校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关S1或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，为防止这一情况的发生我们接入一个由RS触发器组成的防抖动电路来控制。 校时电路图 图10校时开关的功能表如下： 校时开关的功能表S1 S2 功能1 1 计数0 1 校分1 0 校时整点报时电路 整点报时，只报时不报分。从59分50秒起，每隔2s发出一次信号，连续五次，最后一次结束时即达到正点。其原理图如下所示： 图11电路图如下图12所示：图12综合以上多个电路，将其连接起来，就组成了一个具有时、分、秒计时功能，能够手动校时、校分，并且整点报时的数字电子钟。七．实验仿真：在电子电路计算机仿真软件Multisim中进行调试和仿真数字电子钟，得到的仿真电路图如附二图所示。由仿真电路实验知道了当高频信号经过分频器后得到标准的秒脉冲信号，进入60进制的“秒”计时，“秒”的分位进入60进制的“分”计时，最后，由分的“时”进位进入24进制的“时”计时。再加上由门电路和开关构成的校时电路对电路的“时”，“分”进行校时，从而得到正确的时间的。八．元器件清单（1）74LS160（ 6片） （2）74LS00（15片）（3）数码显示器（6片） （4）74LS90（3片）（5）74LS30（1片） （6）74LS04（1片）（7）74LS02（1片） （8）555计时器（1片）（9）可变电容（1个） （10）电容（2片）（11）蜂鸣器（1个） （12）电阻（2个）（13）数字电路实验箱 （14）+5V电源若干（15）导线，开关若干。九．设计心得体会在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。使我对已学过的电路、数电、模电等电子技术的知识有了更深一步的了解，锻炼和培养了自己利用已学知识来分析和解决实际问题的能力。对自己以后的学习和工作有很大的帮助。刚开始做这个设计的时候感觉自己什么都不知道怎么下手，脑子里比较浮躁和零乱。但通过一段时间的努力，通过重温数电，模电等电子技术的书籍，还有通过查看相关的设计技术以及一些参考文献，再加之在老师的指导和周围同学的帮助下，使我对自己的本设计有了熟练的掌握。在整个的设计过程中我充满了渴望和用心。记得在精工实习的时候，也是用满腔的热情来完成各项实习任务，并在每项实习项目中都达到了优秀的成绩。 所以，我相信自己的实际动手能力，并一向的加强自己在这方面的努力。在这次的电子技术设计中亦是如此，用自己的双手和满腔的热情来完成各个环节，不断的在图书管查看相关资料和期刊文献，特别在网络上也收收获了很多新鲜的东西。这次设计更让我熟悉了一些常用集成逻辑电路和其相应芯片的使用。虽然，在本设计中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是最基本的；虽然其中可能出现误差，不过在杨老师的答疑课上，这些问题还是基本解决了。最后，我要衷心的感谢杨老师给了我一次实践的机会和平时在学习上的莫大帮助，让我更加深刻地了解和认识到了自己的优点和不足，通过这个课程设计我发现了我好多知识都不熟悉甚至有的东西我根本就不知道，这让我感到了要学习的东西还有很多很多。因此使我更坚定了在以后的学习中要扎实好基础，阔广知识面。碰到的问题越让人绝望，解决问题之后的喜悦程度就越高。作为工科类的学生，以后工作了难免要碰到许许多多的问题，不要绝望，坚持，直到看到胜利的曙光。十．参考文献李中发主编 电子技术 北京：中国水利水电出版社 毛期俭主编 数字电路与逻辑设计实验及应用 北京: 人民邮电出版社 吕思忠，施齐云主编 数字电路实验与课程设计 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社 阎石主编．数字电子技术基础（第四版） 北京：高等教育出版社 黄智伟主编 电子电路计算机仿真设计与分析 北京：电子工业出版社 程勇主编 Multisim10电路仿真实例讲解 北京： 人名出版社 彭介华主编 电子技术课程设计指导 北京：高等教育出版社 卢结成、高世忻等编 电子电路实验及应用课题设计 合肥：中国科学技术大学出版社 梁宗善主编 电子技术基础课程设计 武汉：华中理工大学出版社 欧阳星明主编 数字系统逻辑设计 北京：电子工业出版社 李中发主编 电子技术基础课程设计 武汉：华中理工大学出版社