数字图象处理课程设计

数字图象处理课程设计（精选9篇）

数字图象处理课程设计 篇1

《数字图像处理课程设计》课程教学大纲

Digital Imaging Processing Course Design

课程代码：  课程性质：设计（论文）适用专业：电子信息工程 开课学期：6 总学时数：16 执 笔：何家峰

一、课程的性质和目的

本课程是电子信息工程专业的课程设计。本课程的学习目的在于：针对给定的图像处理任务，在查阅相关文献的基础上，制定相应的技术方案，并编程实现；通过课程设计，使得学生进一步理解数字图像处理的基本概念、基本原理和基本方法，并培养学生的自学能力和实践能力（设计能力与编程实现能力）。

总学分数：1 编写年月：2006.9 修订年月：2007.7

二、课程教学内容及学时分配

课程设计最好是一个典型的数字图像处理任务，即包括图像增强、图像分割、图像表达与描述。学生可以选取下面的任一图像处理任务作为课程设计的目标：

1、手写数字识别；

2、掌纹识别；

3、虹膜识别；

4、其他的典型图像处理任务。

三、课程教学的基本要求

本课程是电子信息工程专业的设计（论文）课程，实践性较强。要求能查阅相关文献资料，具备制定相应技术路线的能力，以及应用MATLAB语言或VC语言进行数字图像处理编程与调试的能力。

1、课程设计报告应包含的内容：课程设计目的介绍；技术路线及制定依据；软件清单；实验结果；结果分析与改进措施等。

2、考试与成绩评定：可采用面试与审阅设计报告结合的形式。总评成绩：课程设计期间 的表现占30%；面试占70%。

四、本课程与其它课程的联系与分工

先修课程：数字图像处理。后续课程：无。

五、建议教材及教学参考书

［1］Rafael C.Gonzalez, Richard E.Woods 著，《数字图像处理（第二版）》，电子工业出版社，2006年出版

［2］Rafael C.Gonzalez, Richard E.Woods, Steven L.Eddins 著，《数字图像处理（MATLAB版）》，电子工业出版社，2006年出版

［3］李弼程，彭天强，彭波 等编著，《智能图像处理技术》，电子工业出版社，2004年出版

［4］何东健，耿楠，张义宽 等编，《数字图像处理》，西安电子科技大学出版社，2005年出版

注：

1、“课程代码”由教务处教研科统一填写；

2、“课程性质”按培养方案的“课程性质”及“必/选修”两栏填写；

3、“适用专业”按招生简章填写；

4、“开课学期”指1～8（10）中的数字，例如“大学英语”课程的开课学期为1、2、3、4；

数字图象处理课程设计 篇2

数字信号处理应用技术是电子和信息专业的一门高年级专业课, 是基础专业课“数字信号处理”课程的具体应用。学生们在学过数字信号处理后, 通过学习数字信号处理应用技术这门课程, 掌握实际工作中利用数字信号处理芯片实现数字信号处理各种算法的方法。

数字信号处理课程设计是在数字信号处理课程结束后, 利用一周的时间, 进行综合性的设计实验, 目的是通过综合性的设计过程, 将数字信号处理应用技术课程讲授的各个基础知识综合应用, 使学生们对数字信号处理应用技术的知识点有直观现实的了解。目前, 数字信号处理应用技术课程设计主要以T I公司的TMS320C54x芯片为实验芯片, 设计过程中涉及的知识主要有:TMS320C54X芯片的结构及基本原理, TMS320C54X的片上外设, DSP系统的硬件设计, DSP系统的软件设计及集成开发环境CCS的使用。

由于实验教学环节的课时比较少, 目前实验以简单的验证性实验为主, 因此, 用一周的时间完成某个设计题目的课程设计环节对提高学生的动手能力, 分析解决问题的能力有很大的帮助。

2. 课程设计教学研究

现代教育目的是提高学生的实践能力, 创新能力, 课程设计教学是对这两个重要能力进行锻炼的有效环节。在教学过程中, 需要根据学生的基础, 设计难易适中的设计题目, 提供合适的实验设备。我在教学过程中, 对如何提高课程设计环节的教学效果, 做了一些研究, 首先可以分析出, 在学习这门课之前, 学生们学过数字信号处理, 学过单片机, 有数字信号处理及芯片的基本概念。但由于实际应用较少, 对芯片及数字信号处理的知识大多处于理论阶段。没有较为深入的认识。学生的理论基础并不是很扎实, 同时动手能力和自学能力也不是很强。针对这一问题, 我在题目选择, 课程设计方法及相关实验设备上做了一些研究。

(1) 题目选择

课程设计的题目不能过于简单, 这样达不到提高学生实践能力, 加深对课堂讲授内容理解的目的, 同时, 设计题目也不能过于复杂, 学生们对知识的理解和动手能力毕竟处于一个比较初级的阶段, 过于复杂, 难度较大的题目, 学生无法完成, 也不利于动手能力的提高, 同时打击了学生们学习的积极性。设计的题目应该在难易程度上拉开距离, 不同能力的学生可以根据自己的情况, 设计完成相对应的题目, 从而都得到适当的锻炼。在教学环节中, 我选择了以下几个题目:

a.FIR滤波器设计

这个设计题目的主要目的是:了解FIR滤波器的原理及使用方法, 了解使用MATLAB语言设计FIR滤波器的方法, 了解FIR滤波器的DSP设计及实现方法, 熟悉FIR滤波器的调试方法。

其基本要求是:使用MATLAB设计出采样频率为1 0 0 0 H Z, 截止频率为300HZ的FIR低通滤波器;在CCS中编写程序, 实现滤波器;生成40HZ和480HZ的合成信号, 通过设计好的滤波器, 验证滤波结果。

FIR滤波器是数字信号处理理论中的一个重要内容, 通过该题目, 学生学会如何使用DSP芯片设计完成规定参数的滤波器。

b.按键测试设计

设计题目的主要目的为:了解DSP中断的编程方法;了解DSP试验箱上按键中断产生方法。了解DSP试验箱上数码管的显示编程方法。

基本要求是:本设计是一个测试键盘的实验, 要求运行程序后依次按键1~8, 数码管依次显示7~0, 任意按一键, 其对应的数码管显示相应的数字。

c.定时器综合设计

设计题目的主要目的是:了解DSP的定时器定时原理及定时时间计算方法;了解数码管显示原理及编程方法;了解DSP中断编程方法。设计题目的基本要求是:本设计是定时器定时及显示实验, 通过编程, 实现数码管显示时间的功能, 时间显示的精度是ms级。

d.数码管测试实验设计

设计题目的主要目的是:了解数码管显示原理及编程方法, 了解DSP的I/O端口编程方法。

设计题目的基本要求是:本设计是数环显示功能, 每个数码管先依次显示0, 再依次显示1, 重复下去, 直到依次显示F后, 重新依次显示0。

e.液晶显示实验设计

设计题目的主要目的是:了解DSP的液晶屏显示原理;了解DSP的I/O访问方法;了解DSP试验箱液晶屏显示编程方法。

设计题目的基本要求是:本设计是液晶屏显示测试程序, 程序运行后, 试验箱上的液晶屏显示连续变化的图像。

f.YUV图像处理之汉字叠加

设计题目的主要目的是:了解YUV图像的数据格式;了解图像中汉字叠加原理;了解CCS中载入图像数据, 观看图像的方法;了解CCS中图像处理编程方法。

设计题目的基本要求是:根据图像叠加汉字的原理, 在C C S中编程实现在YUV图像上叠加汉字;载入测试图像;运行程序, 测试程序的正确性。

以上是课程设计题目的一些例子, 在这些题目里, 有单纯软件上的设计, 如YUV图像处理之汉字叠加设计, 这个题目能够让学生学会如何在CCS软件上完成图像处理的功能, 即如何使用DSP芯片完成图像处理的算法。有对硬件进行的设计, 如按键测试设计、定时器综合设计及数码管测试实验设计, 这些设计题目可以使学生对如何使用设计工具CCS完成对硬件I/O口的控制和操作有深入的了解。有创新性的设计, 如液晶显示实验设计, 该设计题目使学生在掌握对DSP硬件I/O口操作同时, 掌握液晶显示屏显示方法, 通过设计如何显示出自己需要的图像, 完成知识的学习, 学生们也比较有兴趣。在实际教学过程中, 我发现课程设计环境是学生们学习兴趣最大, 锻炼动手能力, 学习掌握知识效果最好的环节。

(2) 课程设计方法及设备研究

在教学过程中, 我发现了一些针对课程设计环节存在的一些问题, 由于设备的限制, 目前我们使用实验箱来完成课程设计的题目。实验箱的优点是硬件的各个设备已经连接好, 并且经过测试, 运行稳定。但是同时, 使用实验箱进行课程设计也存在诸多的缺点。由于实验箱的硬件连接已经固定, 对于硬件设计知识的学习只能通过观察研究实验箱的连接完成, 学生们不能自己动手重新设计硬件结构, 进行硬件连接, 因此, 有关硬件设计的知识在课程于硬件连接固定, 因此, 课程设计的内容只能限定在硬件设备在试验箱上的题目, 如果学生们想发挥自己的创造力, 开发一些非经常使用的设备, 那么就无法用试验箱完成。针对在教学中发现的这些问题, 我认为使用通用的开发板作为课程设计的实验设备是更为合适的。

3. 结语

数字信号处理应用技术这门课是一门应用性很强的专业课, 在本门课程课程设计环节, 我通过对设计题目选择, 课程设计方法及相关设备的思考和研究, 提出了一些教学上的改革意见, 目的是通过这些改变, 提高本门课程的教学效果, 使学生们在课程设计阶段学到知识, 提高能力, 更好的为将来的工作做准备。

参考文献

[1]张雄伟, 曹铁勇, 陈亮, 杨吉斌等.DSP芯片的原理与开发应用 (第四版) .北京:电子工业出版社.2009.3

[2]高海林, 钱满义.DSP技术及其应用.北京:清华大学出版社.北京交通大学出版社.2009.7

[3]TMS320C54x DSKplus User's Guide.Texas Instruments.

数字图象处理课程设计 篇3

摘 要：根据目前数字图像处理技术发展和数字图像处理课程的教学情况，为增强学生对理论知识的理解，本文介绍了基于VC++软件平台的数字图像处理课程教学辅助软件的设计和实现。该软件主要包括图像文件操作、图像变换、图像增强与复原、图像分割和数学形态学等理论知识，并提供一个良好的交互式平台，可以自由调整各种算法的参数，使学生在较短的时间内熟悉并掌握数字图像处理课程中讲述的各种算法和技术。

关键词：数字图像处理；教学软件；VC++

中图分类号：TP391.41-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 09-0000-02

1 引言

数字图像处理是指将利用计算机对二维图像信号进行采集、处理和分析的过程。数字图像处理课程是计算机视觉、模式识别和人工智能等专业的一门重要专业课程，涉及面广、实用性强。数字图像处理技术涉及的环节较多，主要包括图像采集、图像变换、图像增强与复原、图像分割等，每个图像处理环节的方法也多种多样，而且数字图像处理技术的基础理论和算法比较抽象，对于学生来说，在课内时间掌握数字图像处理课程的主要内容有一定难度。现在有大量的图像处理应用软件，如Photoshop，但这些软件多是面向广告设计、图像修饰处理的应用软件，不适合数字图像处理技术的基本知识和案例教学。

本文设计并实现了基于VC++开发环境下的数字图像处理课程的教学辅助软件，可以提供数字图像处理系统各处理环节相关算法实现过程的演示，形象生动地完成该课程的各教学单元的授课内容，较好地帮助学生熟悉并消化数字图像处理技术涉及的理论和技术方法。

2 教学辅助软件设计

VC++是在Windows平台下的专业软件开发平台，广泛用于各种软件的开发。MFC是Microsoft公司提供的一套类库，以C++类的形式封装了Windows的API，是一套面向对象的函数库，方便用户编程。MFC是Win API和C++的结合，提供了MFC AppWizard自动生成框架，利用MFC中提供的各种类，可以简单地构建一个应用程序框架。OpenCV是一个基于C/C++语言的开源图像处理函数库，包含实现图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法[1]，其代码具有很好的移植性。在安装好VC++的Windows系统下安装好OpenCV库，并对软件进行配置，在工程中配置好所需要包含的库文件的路径等，即可方便的调用OpenCV库中的函数。

2.1 软件设计总体结构

本文所设计的软件主要围绕数字图像处理课程的基本知识和图像处理技术涉及的各种方法进行架构的。软件基于MFC的AppWizard多文档应用程序框架，并结合OpenCV库中的一些图像处理函数和设备无关位图DIB的一些操作函数实现了多种图像处理功能，如图1所示。

2.2 软件功能设计与实现

数字图像处理技术包含很多环节，根据软件的总体架构，本软件主要设计了文件操作、图像变换、图像增强与复原、图像分割和数学形态学模块，每个模块还设计了不同功能块。各模块的图像处理功能均可以对读入的图像进行连续处理，本节展示了部分功能块的处理过程。

2.2.1 文件操作

文件操作模块能够实现对图像等文件的常规操作，如打开、保存、另存为、打印等功能。本软件主要处理BMP位图格式的灰度图像，通过此模块可将待处理的图像读入到内存，以供其他模块调用，用于进一步图像处理。对于图像处理的每个步骤所得的结果图像均可以单独显示，并可进行保存等操作。

2.2.2 图像变换

图像变换模块可以实现位图的几何变换和图像的点运算，如图像平移，水平镜像，垂直镜像，图像缩放，图像旋转，分段线性拉伸，图像反色，二值化，阈值变换，窗口变换等功能。图像变换过程中需要设定的参数可以通过弹出对话框的方式进行设定，完成人机交互。

图2为利用图像反色和图像阈值变换处理图像的效果展示，其中左侧图为原始lena图像，中间的图为对原始lena图像进行反色后得到的图像，右侧图为对原始lena图像进行阈值（参数值设为200）变换后的图像。

图1 数字图像处理教学辅助软件总体结构图

图2 图像变换处理示意图

2.2.3 图像增强与复原

图像增强与复原模块可以实现图像滤波、图像对比度增强、图像恢复等功能，如对图像添加噪声、图像平滑、直方图均衡化、图像锐化处理、傅里叶变换、低通滤波、高通滤波、小波变换等处理。在添加噪声可以选择高斯噪声或椒盐噪声，图像平滑可以选择3*3、5*5、7*7等不同大小的模板进行邻域平均处理和中值滤波处理。图像直方图均衡化可以将直方图分布不均的图像进行调整，使整幅图像视觉效果更好。图像锐化可以实现梯度锐化和拉普拉斯锐化，能够提高图像的对比度。低通滤波可实现理想低通滤波和巴特沃斯低通滤波，高通滤波可实现理想高通滤波和巴特沃斯高通滤波。傅里叶变换可以实现图像从空间域到频率域的变换，可以对图像进行一些频域处理后再进行反变换。小波变换可以将图像分解成一个低频概貌子图像和一系列高频细节子图像，在变换域对这些子图像进行处理后进行反变换可实现对原图的修改。

图3为利用噪声添加和邻域平均法的效果展示图，首先，读取原始lena图像（左侧图像），然后对原始lena图像添加高斯噪声（中间图像），最后利用邻域平均法（ 窗口）对含噪图像进行平滑处理（右侧图像）。

图3 图像平滑处理示意图

图4为对图像进行傅里叶变换和低通滤波处理的效果展示图，左侧图像为一幅黑色正方形图像，中间图像为其傅里叶变换频谱图，右侧图像为进行理想低通滤波后的结果图。

图4 图像滤波处理示意图

2.2.4 图像分割

图像分割模块可以实现图像目标分割功能，如图像边缘检测和区域分割等处理。在图像边缘检测处理中，可以选择Roberts、Sobel、Prewitt、Laplacian和Canny算子进行边缘检测。区域分割处理中可以采用直方图阈值分割、自适应阈值分割和区域增长的方法，其中直方图阈值分割的阈值可以通过弹出对话框进行参数选择。除了上述功能外，此模块还可以完成边界跟踪、Hough直线检测等功能。边界跟踪模块可以实现对白色背景的二值图像中黑色目标的边界跟踪，对轮廓进行提取。Hough直线检测根据Hough变换点-线对偶性原理，利用OpenCV中Hough线变换函数，可实现标准Hough变换和累计统计概率Hough变换，将检测出的直线进行标注。

图5为图像边缘检测和直线检测示意图，其中左上图为原始图像，右上图为利用Roberts算子进行的边缘检测结果图，左下图为利用Canny算子进行的边缘检测结果图，右下图为利用Hough变换检测直线的结果图，检测出的直线标注成红色。

2.2.5 数学形态学

数学形态学模块可以对图像进行腐蚀、膨胀、开运算、闭运算，这四个运算是数学形态学的四个基本运算。数学形态学的基本思想是用具有一定形态的结构元素去度量和提取图像中的对应形状以达到对图像分析和识别的目的[1]。利用这些运算并结合图像分割模块可以实现图像的边缘检测与分割、特征提取、图像形状识别与修改等处理。此外，该模块还包含击中击不中和细化处理，利用击中击不中变换可以进行目标检测与定位。

图6为一个利用数学形态学进行膨胀的示意图。首先读入原始图像（左侧图像），然后对其进行二值化处理（中间图像），最后对二值化处理后的图像进行膨胀处理（右侧图像）。

图5 图像边缘检测及直线检测示意图

图6 数学形态学膨胀处理示意图

3 结束语

本文所介绍的数字图像处理课程教学辅助软件可以实现对图像的文件操作、图像变换、图像增强与复原、图像分割和数学形态学功能。本软件的开发可有效地展示数字图像处理课程中各种基本算法的实现过程和处理结果，有利于加深学生对该课程理论知识和实现技术的理解与掌握，能够提高该课程的教学效果。

参考文献：

[1]陈胜勇，刘胜等.基于opencv的计算机视觉技术实现[M].北京：科学出版社，2008.

[2]印月.基于VC++6.0的数字图像处理综合性设计实验[J].实验科学与技术，2011，Vol.9（3）：10-11.

[3]黎宁，徐晓波，牛征.MATLAB平台下图像处理实验教学软件的实现[J].电气电子教学学报，2001，Vol.23（5）：55-58.

[4]张华，展晓凯.基于VC++的数字图像处理系统的设计与实现[J].潍坊学院学报，2011，Vol.11（2）：15-21.

[5]秦志远，张占睦，莫华.计算机图像处理可视化软件设计与实现[J].测绘学院学报，2001，Vol.18（1）：33-35.

数字图象处理课程设计 篇4

先说说对课程的建议吧，张晓光老师是个很负责讲课思路也很清晰的老师，知道从学生的角度来讲问题，根据学生的反应来调整课程进度。我们都很喜欢这样的老师，老师开新课之前总是列提纲复习上节课讲的知识，每章结束都根据章节的重要性开一节总结课，这种方式个人觉得很好，希望老师坚持。但是，感觉老师讲题讲的不是很多，或许是课时原因，但我觉得每章结束后开一节例题课，把知识点融进去，毕竟大学生现在做题比较少，这样强制一下效果会更好。这次考试的试题觉得有不少都见过，有的是课后题，但做起来还是有点吃力，应该就是习题练的少，计算跟不上去。至于教材，我觉得编的很好，每章都有相关的MATLAB编程方法，在原理讲清之后就来实践，免去了学生盲目做实验，提高了效率。还有就是老师也很重视实验，总是把相关的MATLAB语句语义讲解清楚，这样我们在编程序时也就相对容易点。但好像老师讲程序时都注重程序的意思了，希望老师以后再讲程序时把它先部分后整体，就是在讲完程序意思后把程序设计思路或框架结构，及各部分要实现什么再讲讲，这样有助于学生设计时设计思路更清晰。再说说考试，老师分卷面成绩和实验成绩及平时成绩，将实验单独考试，可见对实验的重视，也说明MATLAB的重要性，这样确实提高了学生的重视心理，虽然实验做完了，但做完50道题并看完相关讲解，我又收获了不少，理清了设计方法与思路，所以我觉的考试方式还是挺不错的，锻炼了我们各方面的知识。

数字信号课程结束了，真希望您还能教我们别的课。

数字电路课程设计数字时钟实现 篇5

《电子技术课程设计报告》

设计题目：数字钟的设计与制作

专业班级：13级《物联网工程》2班 姓名：白雪 王贞 张莹 学号：068 108 131 指导老师：刘烨

时间：2015年5月15日~ 2015年 5 月30日 地点：四教4414实验室

海南大学儋州校区应用科技学院

摘要：

数字时钟是一种用数字电路技术实现秒﹑分﹑时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因而得到了广泛的应用。小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字时钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用14位二进制计数器CC4060芯片、7双BCD同步加计数器CD4518芯片、十进制加计数器/7段译码器CD4033芯片等连接成60和12进制的计数器,再通过七段数码管显示，构成了简单数字时钟。关键词：数字时钟；555芯片；计数器；数码管

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1设计目的................................................................................................................................4 1.1设计指标.........................................................................................................................4 2课程设计任务及要求............................................................................................................4 2.1 设计任务........................................................................................................................4 2.2 设计要求........................................................................................................................4 3系统设计................................................................................................................................4 3.1 设计思路........................................................................................................................4 3.2 系统设计........................................................................................................................5 3.2.1 原理图及说明.......................................................................................................5 3.2.2 具体设计.................................................................................................................6

3.2.2.1.小时计时电路...............................................................................................6 3.2.2.2.分钟计时电路...............................................................................................6 3.2.2.3.秒钟计时电路...............................................................................................6 3.2.2.4.手动时间校准电路的设计...........................................................................6 3.2.2.5.光敏电阻的设计...........................................................................................6 主要元器件的介绍...............................................................................................................7 4.1 40161------4位二进制同步计数器（有预置端，异步清除）.....................................7 4.2 CD40106..........................................................................................................................7 4.3 CD4009............................................................................................................................8 5 电路板的安装与测试...........................................................................................................8

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1设计目的数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。

我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

1.1设计指标

1.时间以12小时为一个周期； 2.显示时、分、秒； 3.具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；

2课程设计任务及要求

2.1 设计任务

1、设计一个有“时”，“分”，“秒”（11小时59分59秒）显示且有校时功能的数字时钟钟；

2、用中小规模集成电路组成数字时钟。

2.2 设计要求

1．用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器，输入1HZ的时钟；（对已有1kHz频率时钟脉冲进行分频）；

2．能显示时、分、秒，12小时制； 3.设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲；

4.用双BCD同步加计数器CD4518芯片设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器.；

5.用十进制加计数器/7段译码器CD4033芯片设计一个12小时计数器, 6.译码显示电路显示时间。

3系统设计

3.1 设计思路

数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路、整点报时电路等组成。工作原理为时钟源用以产生稳定的脉冲信号，作为数字种的时间基准，要求震荡频率为1HZ，为标准秒脉冲。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每 累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用12进制计数器，可以实现12小时的累计。LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。

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本设计使用芯片数最少、计时准确、动态显示的节电工作方式（耗电量仅为静态显示模式的1.8％）、调试方便、时间校准方便。电路中的振荡器XT为目前多数石英晶体电子表中使用的频率为215=32768HZ的石英晶体，经IC（2CC4060）组成的14级2分频和IC3A（CD4518）组成的一级2分频后可得到1HZ的“秒”脉冲信号。用6个40161分别控制6个数码管，用逻辑门电路选择各个数码管的最大数字，比如说输出9，就要对应的输入二进制数1001，输出3对应0011，1对应 0001。逻辑门电路选择好最大数，就接入下一个40161的 CLK 端，来进位。MR端要接入与非门和40106之间，读取最大数。我们设计的是实现0~9,0~5,0~1,0~2的进位方式。从秒开始，0~59，分0~59，时0~11.3.2 系统设计

3.2.1 原理图及说明

时LED数码管分LED 数码管秒LED数码管时计数（十二进制）分计数（六十进制）秒计数（六十进制）时校准分校准晶体振荡器分频器（1）电路原理框图

（2）电路原理图

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用555电路构成的1KHz多谐振荡器，调节电阻R3可以改变输出信号频率。74LS160是二，五，十进制同步加法器，用三片74LS90构成三级十分频器，将1KHz矩形波分频得到1Hz基准秒计时信号。由于74LS160是十进制计数器，分别将个位接成十进制计数器，十位接成六进制计数器，分别将个位的RCO输出端接十位的9脚端，就构成60进制计数器，用两个相同的60进制计数器分别做作为秒，分计时，并在个位和十位输出端接上数码显示管显示小时计数器直接采用整体反馈清零法构成24进制计数器。工作原理：振荡电路产生的1KHZ脉冲信号经三级十分频电路分频后产生的1HZ脉冲信号输入74LS90N连成的60进制秒计数器，再由秒计数器每60秒进位输出给60进制分钟计数器，分钟计数器满60后产生进位信号输入给24进制小时计数器，从而实现12小时制电子钟的功能。

3.2.2 具体设计

3.2.2.1.小时计时电路

小时计时电路由两块4033B和4081芯片7段译码器组成12进制计数电路。该电路译码器能识别数字00到11的计数，当接收到从“分”传来信号到芯片4033的第1个管脚时，使得在小时的计数模块进行加1，每接收到一次信号，即进行一次计数，计一次为一小时，同时将信号反馈回“分”，使得将计数清零。即可可以将小时从“00”到“11”后，在继续计时时，计数器计数将会被置回“00”。使整个计数器在小时的计数模块成为从“00”到“11”到清零循环回“00”到“11”这样的12进制的12个稳定状态的计时方法。3.2.2.2.分钟计时电路

与小时计时模块相比，分钟计时模块相对简单些。它的电路原理是由于两块4033B芯片组成的60进制的分钟计数方式，该译码器电路能识别信号59，整个计数计时方式是从“00”到“01”“02”.....“59”在到“00”的共60个稳定状态的自动连续循环模式。3.2.2.3.秒钟计时电路

秒钟的计数又有些相同与不同。它同样是由4033B两块芯片进行构成60进制计数。该译码器识别信号至59，然后清零循环计数。计数方式与分钟计数方式一样。但除了4033B芯片外，外加了4060和4518两块芯片。外加了两块芯片使得在秒钟计数模块有了自动的计数方法。而不是通过外来校准不停的进行调整计数。

3.2.2.4.手动时间校准电路的设计

S1和S2分别为“小时”与“分”的手动校准电路。S1按动一次，在小时计时部位计数加1，S2按动一次，在分钟计时计数数码管显示上显示加1,。滤波电路C3、R10和C4、R13分别用来吸收S1和S2的动作产生的电压抖动。二极管D1、D2分别为“小时”与“分”校准电路与相邻下一级计数器“清零”端R之间的单向隔离文件。R11、R12为手动校准电路的限流范围。3.2.2.5.光敏电阻的设计

光敏电阻R1～R6分别为数码管DS1～DS6夜间工作在节电模式时的亮度自动控制电路。光敏电阻可选用MG41-22或MG45-

12、或5606、6106型（亮电阻≤2KΩ，暗电阻≥900KΩ）。每只数码管的公共端第3（8）脚通过一光敏电阻串联晶体开关管9013接地。当夜晚室内光线较暗时，数码管自动降低亮度。数码管DS1～DS6采用超高亮度的数码管5011型，这种LED数码管耗电为普通数码管的十分之一，每个段码的驱动电流仅为1mA，就可以发出普通数码管20mA

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工作电流时相同的亮度。当其工作电流达20mA时，发出光亮足以保证在室外阳光下正常显示。该控制电路可使数码管显示的供电电流降低到原来的1/30，即为10～15 mA的水平。开关管Q1～Q3选用9013（40V、0.5A、0.625W、低频）可满足控制两个数码管阴极电流通断的要求。本设计还充分利用芯片CD4033的“零”数字消隐功能，即当十位上海数字为零时，该数码管不亮。例如，当时间为9时8分5秒，不是显示“09”时“08”分“05”秒，而是显示“9”时“8”分“5”秒，该设计方案可使数码管显示的供电电流降低到原来的1.8％，即为5～9 mA的水平，可大大降低电源的能耗。主要元器件的介绍

4.1 40161------4位二进制同步计数器（有预置端，异步清除）

40161是4位可编程计数器，复位采用异步方式，当CLEAR为低电平时，使四个输出端均置为低电平，而与CLOCK、/LOAD或PE、TE输入的状态无关，/LOAD为低电平时，计数器无效，使输出端在下一时钟脉冲与设置的数据一致，并与PE、TE输入端的状态无关。

N位同步级联计数器可由超前进位电路实现，不需要外加控制，此功能由两个计数控制输入端和进位输出端完成。PE、TE输入端均为高电平时，计数有效，当计数超过“15”时，进位输出端CARRY OUT(CO)即产生一正向输出脉冲，其脉冲宽度约等于Q1输出正向宽度，此正向溢出进位脉冲可使下一级联电路有效，时钟无论为高电平或低电平，均可实现PE或TE输出的逻辑转换。

4.2 CD40106 CD40106由六个施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有施密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V T+)和下降电压(V T-)之差定义为滞后电压。它的2 4 6 8 10 12引脚是数据输出端，1 3 5 9 11 13是数据输入端，14是电源正，7接地。

CD4016引脚图

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4.3 CD4009 CD4009是十六进制的CMOS缓冲器/变换器 电路板的安装与测试

为了方便检测，电路有6位数码管安装在CD4033的上方，分别显示出时“00~11”分“00~59”秒“00~59”的时钟显示。根据电路的设计特点，在安装过程中，基于测试同时进行。在安装测试顺序是①1HZ脉冲信号的产生电路，运用逻辑笔测试芯片IC34的Q0端的“1HZ”的脉冲输出信号；②“秒钟”计数/译码/显示电路，显示0秒钟~59秒钟，运用逻辑笔测试芯片IC5A第3期的“满60秒进一”的进位脉冲输出信号；③“分”钟计数/译码/显示电路，显示0分钟~59分钟，运用逻辑笔测试芯片IC58第四脚的“满60进一”的进位脉冲输出信号；④“小时”计数/译码/显示电路，显示0小时~12小时，运用逻辑笔测试芯片IC5C第10脚的“清零”脉冲输出信号；⑤分别按动开关S1、S2，测试时间校准电路的功能及可靠性；⑥用厚纸片遮蔽敏光电阻的上方，观测数码管亮度显示接受控制前后的响应情况。6个单元电路组装合格后，电路可以显示12小时内的任一时间。时间校准电路组装完成后，可以校准当前时间，并验证一昼夜

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24小时的计时误差是否在一定范围内；然后在一定电源内测量整机最大工作电流是否也在一定范围之间。

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数字图象处理课程设计 篇6

1)设计题目

简易数字频率计

2)设计任务和要求

要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为：

1)测量范围：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s；

HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s；

HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms；

KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms；

2)显示方式：四位十进制数

3)当被测信号的频率超出测量范围时,报警.3)原理电路和程序设计：

（1）整体电路

数显式频率计电路

（2）单元电路设计；

（a）时基电路

(b)放大逻辑电路

(c)计数、译码、驱动电路

（3）说明电路工作原理;

四位数字式频率计是由一个CD4017（包含一个计数器和一个译码器）组成逻辑电路，一个555组成时基电路，一个9014形成放大电路，四个CD40110（在图中是由四个74LS48、四个74LS194、四个74LS90组成）及数码管组成。

两个CD40110串联成一个四位数的十进制计数器，与非门U1A、U1B构成计数脉冲输入电路。当被测信号从U1A输入，经过U1A、U1B两级反相和整形后加至计数器U13的CP+，通过计数器的运算转换，将输入脉冲数转换为相应的数码显示笔段，通过数码管显示出来，范围是1—9。当输入第十个脉冲，就通过CO输入下一个CD40110的CP+，所以此四位计数器范围为1—9999。

其中U1A与非门是一个能够控制信号是否输入的计数电路闸门，当一个输入端输入的时基信号为高电平的时候，闸门打开，信号能够通过；否则不能通过。

时基电路555与R2、R3，R4、C3组成低频多谐振荡器，产生1HZ的秒时基脉冲，作为闸门控制信号。计数公式：来确定。

与非门U2A与CD4017组成门控电路，在测量时，当时基电路输出第一个时基脉冲并通过U2A反相后加至CD4017的CP，CD4017的2脚输出高电平从而使得闸门打开。1s后，时基电路送来第二个脉冲信号，CD4017的2脚变为低电平，闸门关闭，测量结束。数码管显示即为所测频率。当555第三个脉冲送过来的时候，电路保持间歇1S，第四个脉冲后高电平加至R，使计数器复位。为下一次计算准备。

（4）元件选择。

资

料

元

件

标号

封装

数量

芯片

CD40110

GK7491AG

陶瓷熔扁平

CD4017

62F2X6KE4

陶瓷熔扁平

74LS00

陶瓷熔扁平

74LS10

陶瓷熔扁平

NE555

K104G4

双列直插型号

显示器

七段共阴数码管

电阻

300Ω

1KΩ

5.1KΩ

10KΩ

100KΩ

1MΩ

10KΩ(滑动)

电容

1000PF

0.1μF

100μF

二极管

1N4148

发光LED

开关

单刀双掷

导线

导线

若干

三极管

9014

电源

12V直流电源

4)电路和程序调试过程与结果：

a)、设计逻辑流程：

b)、理论波形图：

c)、仿真波形图：

1)、时基电路

2）、未、已经过施密特的波形：

d)、误差分析：

本实验的误差来自多方面的原因：一、时基电路NE555的滑动变阻器调节导致误差；二、闸门开放时间与信号输入时间的冲突导致测量不准确；三、整体电路的阻抗、容抗对电路信号的影响。

对于第一点，先计算相关的滑动变阻器的相应阻值大小，然后可以在关闭电源的情况下用万用表测量后才进行测量；第二点有点系统的偶然性；第三点可以尽量减少电路布局，从而减少相应的影响。

5)总结

这个电路多处使用了集成IC芯片，让电路更加简洁明了，并且提高了电路的安全性、可行性，减少了整个电路的功耗和整个电路的布线。但是此电路没有完全地符合实验要求：首先，整个电路没有施密特触发器，输入信号放大电路，数码管的小数点驱动，满位报警电路。因此我首先加入以三极管9014为核心的放大电路；然后用74LS00两个双输入与非门构成施密特触发器，对输入信号进行整形；对于报警电路，由于集成IC没有译码电路引脚，所以选择了一个8输入与非门和一个74LS00结成，这样可以充分考虑到唯一性；还有就是它的计数不是直接显示频率，而是显示一个数字，再与闸门的时候计算才可以得出真正的频率。

总体来说，电路还是存在一点小问题没有得到很好的解决，因为74LS00组成的施密特触发器没有很好地整形波，在示波器上出现脉冲波，还得于计算，可以改为以NE555组成的施密特电路。改用其他的数码管驱动，从而驱动小数点。

通过这次实验，让我认识到数字电路的万千变化，集成IC的推出，大大提高安全性和可行性。理解了科学就是力量。最主要是学习到设计电路的思想以为加强自己的焊接能力。让自己的电子技术更上一层楼。

附录：完整的电路PCB图，完整的源程序名列表（不需要把源程序打印出来，作为电子文档提交）。

附录一：

数字图象处理课程设计 篇7

目前数字信号处理课程设计主要有利用MATLAB实现离散时间系统的时域和频域分析、利用FFT进行频谱分析及IIR和FIR数字滤波器的设计, 这些设计项目都是关于数字信号处理课程基本理论知识的验证性设计[2,3]。这样的设计内容缺乏工程应用背景, 难以激发学生的兴趣[4]。为了培养学生创新意识, 锻炼学生团队协作精神, 我们对数字信号处理课程设计的内容进行了改革, 设计了三组综合性的题目:对语音信号进行回声、滤波及男女声分离的处理。通过对比处理前后的语音效果, 使同学们加深对数字信号处理的认识, 激发学习兴趣。

1 语音信号的滤波及处理

1.1 语音信号的回声处理 (设计一)

题目:用Windows附件中的录音机录一段男同学的声音, 作为语音信号的分析样本, 时间约3.65 s, 命名为1.wav, 保存在MATLAB的work文件夹下, 音频文件属性为22.050 k Hz, 16位, 单声道。利用sound函数, 可清晰地听到读音为:“天津商业大学”。

现对该语音信号进行延时、叠加处理产生回声效果, 程序如下:

回声处理前后信号的波形图如图1所示。利用sound函数比较处理前后的语音信号, 回声效果良好。

1.2 语音信号的滤波处理 (设计二)

题目:选用设计一的音频信号1.wav作为样本, 加入正弦信号后进行滤波处理。

程序设计如下:

设计结果如图2所示。

1.3 语音信号的男女声分离处理 (设计三)

题目:选用2008奥运主题曲《我和你》的前4~5秒作为样本, 用Windows附件中的录音机将其转化为WAV格式的音频文件, 命名为2.wav保存在MATLAB的work文件夹下, 文件的属性参数与设计一相同。

现在对信号进行滤波处理, 分离男女声音。

程序设计如下:

录制的混合声音信号中叠加有频率相对较低的男声信号和相对较高的女声信号, 当然还有一部分相互交叠的频率成分。根据男女声音信号频率各自集中的大致范围和反复试验, 以确定低通滤波器的通带截止频率600 Hz和阻带截止频率800 Hz。在经过低通滤波处理以后, 发现男声信号中成分较多的低频信号保留了下来, 成分较少的高频信号被滤除。而女声信号中成分较多的高频信号被滤除, 成分较少的低频信号保留。最终能清楚地听见男声信号, 而女声信号基本被滤除。设计结果如图3所示。

2 小结

本文利用MATLAB的声音处理函数和媒体播放器, 设计了三组基于语音信号的综合性数字信号处理课程设计题目, 该设计可以将复杂抽象的数字信号处理算法以可视化的形式展示出来, 有利于理解算法的物理意义, 激发学习兴趣。

摘要：为了深入掌握课程内容、理解和消化基本理论, 许多高校设立了数字信号处理课程设计这个实践环节, 但内容多为验证性, 缺乏创造性和综合性, 为了激发学习兴趣, 本文对数字信号处理课程设计的内容进行了改革, 设计了三个设计性、综合性设计题目。通过设计, 增强学生对数字信号处理课程抽象知识的理解, 锻炼独立解决问题的能力, 激发团队协作精神、培养创新意识。

关键词：数字信号处理,课程设计,语音信号,MATLAB

参考文献

[1]沈媛媛, 刘益成.“数字信号处理”课程教学改革探讨[J].中国现代教育技术, 2008 (10) :98-99.

[2]高路斯, 邹龙江, 潘学民.设计性综合开放实验教学模式探索[J].实验技术与管理, 2006, 23 (3) :96-97.

[3]许爽, 李敏.综合设计性数字信号处理实验的探讨[J].大连民族学院学报, 2011, 12 (3) :277-280.

[4]王忠良.Matlab在综合设计性数字信号处理实验中的应用[J].铜陵学院学报, 2013, (1) :105-107.

数字图象处理课程设计 篇8

【关键词】数字信号处理 教学改革 教学方法 教学手段

目前数字信号处理课程已成为国内外电子信息、通信工程、自动控制及计算机等几乎所有电类专业甚至非电类专业如：生物、纺织、医学等专业的专业基础课程。让学生理解和掌握数字信号的产生及处理过程对学生未来从事电子工程设计是非常必要的。20多年来，随着电子技术的发展，该课程教材内容发生了很大的变化，教学的对象也从研究生课程或本科选修课变成专业基础必修课。为适应电子技术的发展，使学生所学尽可能的与社会发展接轨，对数字信号处理这一课程进行改革势在必行。

数字信号处理课程的特点是课程本身理论性强、公式推导较多、概念比较抽象，学生常有枯燥难学之感。近年来，国外及国内有些学校对一般电类专业该课程的教学主要强调应用性 学习 ，主要介绍数字信号处理的用途和用法，而对其深奥的理论推导仅做一般介绍，并给学生提供进行实验的机会，以激发学生对该课程的兴趣和学习主动性。

一、合理设置教学内容

在教材选取方面，选用《数字信号处理教程》为主要教材，选用《数字信号处理》为辅助教材，对两本教材的不同章节进行交叉融合使用，既有利于学生夯实基础，又有利于拓宽知识面。

在教学内容设置方面，以信号的离散傅里叶变换（DFT）和数字滤波器的设计为两大主线。为突出教学的重点和难点，把不同教学模块中各知识点分为自学、了解、理解、掌握等层次，精简课程内容，将理论与实际应用相结合，加强学生创新意识和实践能力的培养。

二、采用将抽象内容形象化的教学方法

教师在熟悉课程内容的基础上，精心设计每一节课的内容，突出重点、分散难点，将抽象内容形象化，采用启发式、讨论式和研究式的教学方法，加强教师和学生的互动。对部分内容采用“设置悬疑”“分层讲解”“实例分析”“结论描述”的步骤讲解。以线性卷积和圆周卷积关系为例，给出两个序列x1（n）和x2（n），长度分别为N1、N2，先用MATLAB程序演示x1（n）和x2（n）线性卷积结果，之后分别演示x1（n）和x2（n）的L点（L≤N1+N2-1、L=N1+N2-1、L≥N1+N2-1）的圆周卷积结果，比较线性卷积与不同点圆周卷积结果，设置“线性卷积和圆周卷积是否具有某种联系”的悬疑；之后进行分层讲解：分别利用公式推导出两序列的线性卷积和圆周卷积具体表达式，推导出圆周卷积是线性卷积以L为周期的周期延拓序列的主值序列；以简单的两个序列为例，由学生分别计算线性卷积和圆周卷积，根据计算结果能够进一步明确这一结论的正确性，从而说明“这就是利用DFT计算线性卷积的方法和要求，即可以选择长度大于等于线性卷积的两序列长度之和的DFT运算计算线性卷积”。

三、多种教学手段并用

1.多媒体教学、课堂板书和网络教学相结合

充分利用多媒体把抽象的概念和枯燥的学习内容形象化、具体化的优点，把基本概念、基本理论及需要形象理解、图示举例及仿真演示等部分的内容利用声音、图像、视频、动画等多种形式进行互动教学，直观生动，便于学生理解和记忆，激发学生的积极性和学习兴趣，拓展学生的思维空间。课程幻灯片设置两个不同的版本，一个供教师课堂讲解使用，主要是课堂讲解提纲及基本概念、基本理论及图示举例、动画演示等；一个供学生课下自学使用，详细介绍课程的各章具体内容及公式、结论推导过程。

2.设置综合性习题课

知识的掌握可通过课堂学习、课下复习等环节来实现，通过习题的训练使学生学会知识的运用和解决实际问题。习题是理论教学过程中一个不容忽视的环节，能够进一步巩固和加深学生对课堂所学理论的理解，启发学生独立思考，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在习题设置过程中一方面根据必须掌握和要求理解的课堂内容设置基础习题，突出本学科的特点，有助于学生对概念、规律的理解；另一方面要布置综合性设计性题目，提高学生对各部分知识的融会贯通能力，注重知识面拓宽，有助于学生探究能力和科学思维能力的提高。适当讲解一些高校研究生入学考试试题，以吸引学生的注意力，提高学习兴趣。

3.实验课让学生扩展视野

除了课堂教学外，要让学生亲自参与到数字信号处理的实践中，通过亲自验证理论并设计系统，进一步加深学生的理论应用能力。实验课的设置可以分为四个部分，信号的时域分析 、信号的频域分析、数字滤波器的设计（有限脉冲响应和无限脉冲响应两大类滤波器）。每个部分的实验可以根据课时情况设置不同的理论验证或设计内容 。除了规定必做的内容外，可以让学生根据个人情况自己设计实验内容。实验仍以MATLAB作为平台，通过实验学生不但对理论有了新的认识，而且对MATLAB信号处理工具箱的应用能力得到提高。当然对于学习能力较低的学生，要做到这一点还有些困难，可以通过实验指导书给予较详尽的指导。

四、建立完善合理的教学考核制度

为提高学生的综合素质，培养创新精神，考核采用多种成绩综合评定的方式。考核成绩由期末考试（70%）+平时成绩（10%）+实验成绩（20%）等部分组成。其中平时成绩由平时出勤（60%）+课堂表现（25%）+作业成绩（15%）组成；实验成绩由实验出勤（60%）+实验报告（20%）+实际操作（20%）组成。试卷命题以教学大纲和教学要求为中心，以教学中的重点内容为主线，既注重基本内容及实际应用，又包含综合分析，覆盖每一章的知识重点，以体现学生的综合素质，提高了教学效果。

【参考文献】

[1]王景芳，侯玉宝.“数字信号处理”教学改进探索[J].湖南涉外经济学院学报，2009（4）：25-27.

[2]李梅，陈玉东，崔艳云等.数字信号处理课程的教学改革与实践[J]. 2005.

课程设计数字电子闹钟 篇9

数字闹钟的设计与制作

一、设计任务与要求

设计并制作一个带有可定时起闹的数字钟

1.有“时”、“分”十进制显示，“秒”使用发光二极管闪烁表示

2.以24小时为一个计时周期

3.走时过程中能按预设的定时时间（精确到小时）启动闹钟，以发光二极管闪烁表示，启闹时间为3s～10s

二、实验仪器及主要器件

5V电源

1台 面包板

1块 74LS163

6片 74LS00

5片 74LS138

2片 CD4511

4片 LM555

1片 74LS123

1片 LED共阴极显示器

4片 电阻

若干 电容

3个 导线

15米

三、设计原理方案

系统构成

1、标准时间源

l）标准时间源即秒信号发生器）可采用LM555构成多谐振荡器，调整电阻可改变频率，使之产生1Hz的脉冲信号（即T=1S）

LM555管脚排列及电路

T=0.7（RA+2RB)C

T=1S,C=220uF

计算得RA+2RB≈6.5K

取RA=1.5K,RB=2.4K

2.计时部分：时计数单元一般为24进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。

模60计数器采用异步方式

如秒计数器：分成个位和十位，个位模十，十位模六。个位从0000计数到1001，利用置数端将个位从0000重新开始计数，同时将1001信号作为一个CP脉冲信号传给十位，让十位开始从0000开始计数。以此规律开始计数，直到十位计数到5，个位计数到9时，通过十位的置数端将十位清零，重新开始计数，并将此信号作为一个CP脉冲信号传给分计数器。

模24计数器电路

模24计数器采用同步方式, 使用两片74LS163芯片,cp脉冲均由分计数器提供．第一片制成模10计数器，将1001信号提取出来后给与清零端。第二片芯片制成模为3的计数器，原数据ＡＢＣＤ给予0000信号．将第一片芯片的0011信号与第二片芯片的0010信号提取出来给与第一片芯片的置数端与第二片芯片的清零端，上升沿过来之后，两片芯片同时清零

3、定时起闹部分

l）正点起闹，不要求分）使用2片74LS138，分别选出小时的十位和个位）小时十位为0～2，3-8译码器只使用前2个输入端，小时个位为0～9，3-8译码器只有3个输入端，会丢失几个时间点：8点、9点、18点、19点。）还应控制起闹时间的长短，用74LS123构成单稳态触发器

起闹部分框图

控制起闹时间长短：T=0.28RC(1+0.7k/R)采用2片74LS138，将控制十位的3-8译码器的A2端作为控制个位3-8译码器的最高位，这样就可以满足小时个位为0-9。控制十位的3-8译码器的A1，A0一起控制十位从0-2变化。

4、完整的闹钟电路图（ewb设计图）

电路安装要求

1.布局合理

2.导线横平竖直，且不要从集成块上跳线

3.导线紧贴面包板，连接可靠

4.交叉线尽可能少

调试方法：

（1）采用逐级调试的方法

1.确保秒信号正常

2.调试秒计数器

3.调试分计数器，可将秒信号作为分计数器的CP脉冲

4.调试小时计数器，可将秒信号作为小时计数器的CP脉冲

5.调试闹钟电路

（2）将秒信号发生电路中的电容换成比较小的电容，这样使得分信号的脉冲周期比较短

五、设计和调试过程中出现的问题及解决方法

1）将秒信号接入示波器，与标准信号对比，出现误差，但在允许范围之内。

2）插上电源后发现秒信号和分信号的信号紊乱，分信号和秒信号同步计数。于是我们对秒的模六十进行单脉冲及示波器的检测，在检查秒信号个位（模十计数器）时发现，14脚信号正确，而13，12，11脚信号紊乱。后进行接线检查，发现有线是虚接，再修改后，13脚信号恢复正常，而12，11脚依旧紊乱。因查不出原因，而后对分信号进行检查。由于分秒计数器所采用的模六十一致，而分信号正常，故排除模六十计数器设计有误。将分信号的器件替换控制秒信号的器件，秒信号依旧有误，故排出器件问题。最后进行检测面包板状况，出现了让人崩溃的状况，面包板上控制秒信号个位的163芯片2脚所在的一纵列5个孔全部与地相连。我们不得不改变布局，进行避让。修改后，分秒模六十计数器正常。

3）刚接通电源时，小时计数器十位显示7，后给予清零信号后显示恢复正常。将秒脉冲接到小时计数器的个位CP端，在进位时发现23：00时不能同时清零。对模二十四的设计进行分析发现采用的清零端为异步，后经过改造改成同步清零，清零正常。

4）在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况，经检验发现主要是由于接触不良的问题，其中包括线的接触不良和芯片的接触不良，在实验过程中，数码管有几段二极管时隐时现，有时会消失。用5V电源对数码管进行检测，一端接地，另一端接触每一段二极管，发现二极管能正常显示的，在检测过程中发现有几根线有时能接通，有时不能接通，把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了。其次是由于芯片接触不良的问题，当检查到线路完全正确，并且确保导线没有问题时，我们推测器件有问题，其解决方法为把CD4511的芯片拔出，根据面包板孔的的状况重新调整其引脚，使其正对于孔，再用力均匀地将芯片插入面包板中，此后发现能正常显示。

5）在检查分信号到小时信号的进位是否正常时发现有时显示正常，有时显示不稳定。一时找不到问题，经过讨论发现CP脉冲重叠造成显示不稳定。

6）在制作起闹部分电路的过程中，发现闹钟能完成基本功能，但无法在8，9，18，19点起闹。通过分析和设计，我们采用卡诺图化简将输入信号接到功能脚的方法，到达在特殊时间起闹的目的。

至此，数字闹钟的调试全部结束并达到要求。

六、心得体会

本次数字钟设计要求我们将理论付诸实践，在实践中进一步巩固理论知识，最终当我们看到自己设计好的数字闹钟时，我们激动万分。

首先，我们从没有将以前学的各种知识整合到一起，所以这种有点综合性的课设就要求我们在熟悉每个工作部分的同时，能把他们有机的结合起来。

第二，在模六十和模二十四的计数器的设计中，要求我们对各个芯片的各引脚的功能很熟悉。在这个过程中，我们进一步的熟悉的每个器件的用途和功能，尤其是4511和74LS123，这两种芯片之前我们都没有接触过。

第三，我们在设计的过程中使用了EWB软件，由于电路复杂，交叉线较多，所以就要求我们在连接过程中细心的完成接线，并巧妙的布局使得面包板上的线不交叉。

第四，当我们连接好线路以后，在调试的过程中我们借助于示波器，借助于低频信号发生器的单脉冲，一步步的排查错误，在此过程中更深一步的熟悉的了解了示波器和低频信号发生器的使用方法。

第五，在整个课设中要求我们有良好的心理状态，尤其是面对连线复杂的面包板。我们必须冷静分析问题，解决问题。

第六，本次课设是一个团体的活动，我们在这次课设中体会了团队精神。