多功能數(shù)字鐘課程設計報告 (2)

1、<p>　　數(shù)字電子技術課程設計報告</p><p>　　題 目 多功能數(shù)字鐘 </p><p>　　學 院 機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 測控技術與儀器 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　2014年1 月 6 日至 1 月10日 共 1 周</p><p>　　指導教師（簽字） </p><p>

3、<b>　　數(shù)字時鐘</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機械時鐘相比，它一般具有走時準確﹑顯示直觀﹑無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用：小到人們的日常生活中的電子手表、電子鬧鐘，大到車站﹑碼頭﹑機場等公共場所的大型數(shù)字顯電子鐘。</p>

4、<p>　　本課程設計是要通過簡單的邏輯芯片實現(xiàn)數(shù)字電子鐘。要點在于用555芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖,用74LS160(10進制計數(shù)器)、74LS00(與非門芯片)等連接成60和24進制的計數(shù)器,再通過數(shù)碼管顯示，構成簡單數(shù)字時鐘。</p><p>　　關鍵詞 數(shù)字時鐘、計數(shù)器、555芯片、分頻器 </p><p><b>　　技術要求&

5、lt;/b></p><p>　　1、能顯示24小時制的時、分、秒（23小時59分59秒）； </p><p>　　2、具有校時功能，可以分別對時或分進行單獨校時，使其校正到標準時間；</p><p>　　3、用555定時器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖，脈沖頻率穩(wěn)定在1KHz；</p><p>　　4、用三級74LS90組成千分頻器，用

6、千分頻器將555多諧振蕩器產(chǎn)生的1KHz時鐘脈沖降頻到1Hz。</p><p><b>　　5、具有鬧鐘功能。</b></p><p><b>　　一、系統(tǒng)綜述</b></p><p>　　數(shù)字時鐘電路是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時、分、秒計數(shù)器以及校時和顯示電路組成。其主要功能為計時、校時。利用60進制和24進制遞增計

7、數(shù)器子電路構成數(shù)字時鐘系統(tǒng)，由2個60進制同步遞增計數(shù)器完成秒、分計數(shù)，由1個24進制同步遞增計數(shù)器完成小時計數(shù)。秒、分、時計數(shù)器分別都以兩個74LS160同步級聯(lián)而成，秒、分、時計數(shù)器之間采用異步級聯(lián)的方式。</p><p>　　顯示器 顯示器 顯示器</p><p>　　24進制 60進制

8、 60進制</p><p>　　時計數(shù)器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器</p><p>　　校時電路 校分電路 </p><p><b>　　}</b></p><p><b>

9、;　　圖1. 設計框架圖</b></p><p><b>　　二、單元電路設計</b></p><p><b>　　1、60進制計數(shù)器</b></p><p>　　分和秒的計數(shù)器為60進制計數(shù)器，該計數(shù)器有兩片74LS160十進制計數(shù)器U1、U2和一片74LS13與非門組成。</p><p&

10、gt;　　圖2. 60進制計數(shù)器電路圖</p><p>　　第一個狀態(tài) 最后一個狀態(tài)</p><p>　　圖3. 60進制計數(shù)器模擬結果</p><p><b>　　2、24進制計數(shù)器</b></p><p>　　時的計數(shù)器為24進制計數(shù)器，該計數(shù)器有兩片74LS160

11、十進制計數(shù)器U13、U17和一片74LS10與非門組成。</p><p>　　圖4. 24進制計數(shù)器電路圖</p><p>　　第一個狀態(tài) 最后一個狀態(tài)</p><p>　　圖5. 24進制計數(shù)器模擬結果</p><p>　　3.555多諧振蕩器</p><p>　　石

12、英晶體振蕩器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點，被應用于家用電器和通信設備中。因其具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。用石英晶體振蕩器作為脈沖產(chǎn)生器，能夠使數(shù)字時鐘達到很高的精度。同時成本也相對較高。</p><p>　　這里是采用的是有555芯片組成的多諧振蕩器來作為頻率脈沖產(chǎn)生器，其輸出的脈沖頻率為1KHz。555芯片組成的多諧振蕩器要輸出符合要求的頻率脈沖，

13、其對電阻和電容的精度要求較高。不太容易輸出嚴格符合要求的頻率脈沖。</p><p>　　由公式得：T≈0.7（R2 + 2R1）C2</p><p>　　f = 1/ T≈1.44/（R2 + 2R1）C2</p><p>　　計算得：C2 = 1.0uF；R2 = 440Ω； R1 = 500Ω</p><p>　　經(jīng)仿真模擬把R2 調(diào)

14、整為400Ω時，輸出頻率更加接近于1KHz。</p><p>　　圖6. 555多諧振蕩器電路圖</p><p>　　圖7. 555多諧振蕩器模擬結果</p><p><b>　　4.千分頻器</b></p><p>　　千分頻器由3個74LS90級聯(lián)而成，每級分頻將頻率為上一級的十分之一。三級級聯(lián)組成千分頻器，把555

15、多諧振蕩器產(chǎn)生的1KHz脈沖降低到1Hz，用以供計數(shù)器計數(shù)，達到時鐘的效果。</p><p>　　圖8. 千分頻器電路圖</p><p>　?。▓D中函數(shù)信號發(fā)生器輸出的為10KHz的方波信號）</p><p>　　圖9. 千分頻電路模擬結果</p><p>　　5．振蕩器和分頻器連接</p><p>　　6.時鐘電路（

16、包括校時電路）</p><p>　　把兩個 60進制計數(shù)器和一個24進制計數(shù)器一異步級聯(lián)的方式連載一起，就組成了數(shù)字時鐘的電路。其中開關J1控制整體清零，J2控制校準時，J3控制秒清零，J4控制校準分。校時、分脈沖由脈沖發(fā)生器提供，每經(jīng)過一個脈沖周期被校準計數(shù)器的個位增加一。</p><p><b>　　圖6. 時鐘電路圖</b></p><p&g

17、t;<b>　　7、鬧鐘功能</b></p><p>　　鬧鐘功能和上述部分一樣，通過設置時、分數(shù)值，鏈接兩邊顯示器通過比較器比較結果輸出信號</p><p><b>　　三、系統(tǒng)綜述</b></p><p>　　使用經(jīng)千分頻器處理過的555多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號，代替函數(shù)信號發(fā)生器給時鐘電路提供脈沖信號。經(jīng)過把上述各單

18、元電路組合在一起就構成了數(shù)字時鐘的整體電路，該電路基本上實現(xiàn)了設計要求。</p><p><b>　　圖8. 總體電路圖</b></p><p><b>　　圖9總體電路圖</b></p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　這次課程設計是對這學期數(shù)字邏輯課

19、程所學內(nèi)容的一次綜合練習，從中不僅強化了我對教材中知識的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術方面的知識，和對自己所學專業(yè)的認識。課程設計更是一個把所學知識應用于實踐的過程，它對我動手能力的提高不言而喻。同時我從這次課設中知道：知識不僅僅是寫在書本上的文字和死板的理論，它更是指導我們實踐的工具。</p><p>　　一些比較簡單的邏輯器件，經(jīng)過一定的理論知識分析，將它們組合在一起就構成了我們生活中普遍應用，幾乎

20、必不可少的電子時鐘。完成課程設計的任務以后，看到自己的成果感到很有成就感，從而加強了自己對本課程的興趣，更加有利于對本課程方面知識的進一步拓展性學習。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　林濤主編 《數(shù)字電子技術基礎》 清華大學出版社 2006.06</p><p>　　姜書艷主編 《數(shù)字邏輯設計及應用》

21、 清華大學出版社 2007.12</p><p>　　William Kleitz 陶國彬、趙玉峰譯 《數(shù)字電子技術——從電路分析到技能實踐》 科學出版社 2008.01</p><p>　　荀殿棟 徐志軍 《數(shù)字電路設計實用手冊》 電子工業(yè)出版社 2003.07</p><p><b>　　元器件明細表，附圖</b></