多功能數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)···························

2、;····································1&l

3、t;/p><p>　　前言·································

4、;··································3</p>&l

5、t;p>　　1. 設(shè)計(jì)目的··································

6、··························4</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)要求·····

7、83;····································&

8、#183;·················4</p><p>　　3. 設(shè)計(jì)的總體方案·············&

9、#183;····································

10、;····5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)基本方案選擇與論證··························

11、···············5</p><p>　　3.1.1芯片的選擇方案和論證···············&

12、#183;······················5</p><p>　　3.1.2 顯示模塊選擇方案和論證·······

13、·····························5</p><p>　　3.1.3脈沖發(fā)生器的選擇方案和論證

14、3;·······························6</p><p>　　3.1.4 電路

15、設(shè)計(jì)最終方案與系統(tǒng)組成框圖····························6</p><p>　　3.2 1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器&

16、#183;····································

17、;········6</p><p>　　3.3 計(jì)數(shù)譯碼顯示·······················

18、;····························7</p><p>　　3.4 校正電路···&

19、#183;····································

20、;···············7</p><p>　　4. 單元電路的設(shè)計(jì)················

21、;····································

22、83;·7</p><p>　　4.1．振蕩器與分頻器的設(shè)計(jì)·····························

23、;·············7</p><p>　　4.2. 計(jì)數(shù)器與譯碼器的設(shè)計(jì)·················

24、·························8</p><p>　　5．校時(shí)電路的設(shè)計(jì)······&

25、#183;····································

26、;··········13</p><p>　　6. 結(jié)果分析·····················&

27、#183;····································

28、;·15</p><p>　　7．設(shè)計(jì)小節(jié)······························&#

29、183;····························15

30、 </p><p>　　8. 參考文獻(xiàn)····························&#

31、183;······························16</p><p>　　附錄·

32、83;····································&

33、#183;···························16</p><p>　　附錄1：數(shù)字鐘的主體電路邏輯圖··&

34、#183;····································

35、;·17</p><p>　　附錄2：所用元器件清單·····························

36、83;··················18</p><p>　　附錄3: 數(shù)字鐘的實(shí)物連線圖···········

37、3;································19</p><p>　　多

38、功能數(shù)字鐘 前言</p><p>　　數(shù)字鐘已成為人們常生活中必不可少的必需品，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上已有現(xiàn)成的數(shù)字鐘集成電路芯片，價(jià)格便宜、使用也方便，

39、但是這里介紹的自制數(shù)字電子表可以滿足使用者的一些特殊要求，輸出方式靈活，如可以隨意設(shè)置時(shí)、分、秒的輸出，改變顯示數(shù)字的大小等等。并且由于集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是MOS集成電路技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字電子鐘具有體積小、耗電省、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、“秒”顯示于人

40、的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。電路由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、譯碼驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)字顯示電路以及時(shí)間調(diào)整電路組成。用晶體振蕩器產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這里采用石英晶體振蕩器。顯示器件選用LED七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動(dòng)下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號(hào)。針對(duì)數(shù)字鐘會(huì)產(chǎn)生走時(shí)誤差的現(xiàn)象，在電路中就設(shè)計(jì)有有校準(zhǔn)時(shí)間功能的電路。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘；分頻器；計(jì)時(shí)器；譯碼器

41、 </p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　This digital clock is a time-device, which can display "hour", "minute", "second". The circuit co

42、nsists of the clock pulse generator, the clock counter, decoding drive circuit, digital display circuit and the time adjustment circuit. It generates time standard signal using crystal oscillator, here is the quartz crys

43、tal oscillator. Display component selects seven-segment numerical tube LED. Driven by decoding output circuit, it can display showing clear and intuitive figures. Due to walking error</p><p>　　Key words：Digi

44、tal clock; Divider；Timer；Decoder</p><p><b>　　1. 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)

45、字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)要求</b></p>&

46、lt;p><b>　　1.設(shè)計(jì)指標(biāo)</b></p><p>　?。?）以12小時(shí)為一個(gè)周期；</p><p>　?。?）顯示時(shí)、分、秒；</p><p>　　（3）具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；</p><p>　　（4）計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)；&

47、lt;/p><p>　　（5）為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?）畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；</p><p>　?。?）元器件及參數(shù)選擇；</p><p>　?。?）電路仿真與調(diào)試；</p

48、><p><b>　　3．制作要求  </b></p><p>　　自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。</p><p>　　4．編寫設(shè)計(jì)報(bào)告  </p><p>　　寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。</p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)的總體

49、方案</b></p><p>　　3.1芯片的選擇方案和論證：</p><p>　　3.1.1芯片的選擇方案和論證</p><p>　　CMOS與TTL電路的區(qū)別 1.CMOS是場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成(單極性電路)，TTL為雙極晶體管構(gòu)成（雙極性電路）2.COMS的邏

50、輯電平范圍比較大（5～15V），TTL只能在5V下工作 3.CMOS的高低電平之間相差比較大、抗干擾性強(qiáng)，TTL則相差小，抗干擾能力</p><p><b>　　差。</b></p><p>　　4.CMOS功耗很小，TTL功耗較大（1～5mA/門） 5.CMOS的工作頻率較TTL略低，但是高速CMOS速度與TTL差不多相當(dāng) 6.CMOS的噪聲容限比TT

51、L噪聲容限大</p><p>　　7.通常以為TTL門的速度高于“CMOS門電路。影響 TTL門電路工作速度的主要因素是電路內(nèi)部管子的開關(guān)特性、電路結(jié)構(gòu)及內(nèi)部的各電阻阻數(shù)值。電阻數(shù)值越大，工作速度越低。管子的開關(guān)時(shí)間越長，門的工作速度越低。門的速度主要體現(xiàn)在輸出波形相對(duì)于輸入波形上有“傳輸延時(shí)”tpd。將tpd與空載功耗P的乘積稱為“速度-功耗積”，做為器件性能的一個(gè)重要指標(biāo)，其值越小，表明器件的性能越 好（一般

52、約為幾十皮（10-12）焦耳）。與TTL門電路的情況不同，影響CMOS電路工作速度的主要因素在于電路的外部，即負(fù)載電容CL。CL是主要影響器件工作速度的原因。由CL所決定的影響CMOS門的傳輸延時(shí)約為幾十納秒。 8.TTL電路是電流控制器件，而coms電路是電壓控制器件。</p><p><b>　　方案一: </b></p><p>　　采用89C51芯片作為

53、硬件核心，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。</p><p><b>　　方案二:</b></p><p>　　采用7

54、4LS系列的芯片為核心,雖然結(jié)構(gòu)簡單，但通俗易懂，不像單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)。既能更好的了解數(shù)字鐘的工作原理，也是廣大初學(xué)者的首選芯片之一。</p><p>　　3.1.2 顯示模塊選擇方案和論證：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用LCD液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣

55、,清晰可見,但是價(jià)格昂貴,需要的接口線多,所以在此設(shè)計(jì)中不采用LCD液晶顯示屏.</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以也不用此種作為顯示.</p><p><b>　　方

56、案三：</b></p><p>　　采用七段數(shù)碼管以其原理簡單、功能單一、界面美觀大方等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以選擇它作為顯示部分。</p><p>　　3.1.3脈沖發(fā)生器的選擇方案和論證：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用由三與非門構(gòu)成的環(huán)形振蕩器為核心的電路產(chǎn)生1HZ脈沖信號(hào)

57、，但它受</p><p>　　溫度的影響很大，頻率的穩(wěn)定性不高，所以很難滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用CMOS型555芯片，輸入阻抗高達(dá)10數(shù)量級(jí)，定時(shí)長，功耗小，非常適合本電路的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.4 電路設(shè)計(jì)最終方案與系統(tǒng)組成框圖</p

58、><p>　　綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用以74LS系列的芯片為核心設(shè)計(jì); 555提供時(shí)鐘脈沖; 七段數(shù)碼管作為顯示。</p><p><b>　　系統(tǒng)組成框圖</b></p><p>　　數(shù)字鐘的基本功能為：準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式形式時(shí)分秒的時(shí)間，小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”，分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)制。</p>&l

59、t;p>　　擴(kuò)展功能：定時(shí)控制  仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí) 報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù) 觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)</p><p>　　數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖為：</p><p>　　該系統(tǒng)的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“12翻1”規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送

60、顯示器。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)可以用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)、校分、校秒。擴(kuò)展電路必須在主體電路正常運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行功能擴(kuò)展。</p><p>　　3.2. 1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器：</p><p>　　1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。本實(shí)驗(yàn)中采用由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器，將1

61、000Hz的脈沖經(jīng)過三個(gè)74LS90進(jìn)行逐級(jí)分頻最后得到標(biāo)準(zhǔn)的1Hz秒脈沖。</p><p>　　3.3. 計(jì)數(shù)譯碼顯示 秒、分、時(shí)分別為六十進(jìn)制、六十進(jìn)制、十二進(jìn)制，可以采用同步或異步中規(guī)模計(jì)數(shù)器完成。 譯碼采用74LS48譯碼器驅(qū)動(dòng)共陽極數(shù)碼管。</p><p>　　3.4. 校正電路

62、 由于走時(shí)不準(zhǔn)確而造成顯示的時(shí)間快或慢，就要對(duì)表進(jìn)行校準(zhǔn)。這一功能利用手動(dòng)單脈沖對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。</p><p>　　4. 單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1．振蕩器與分頻器的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1振蕩器的設(shè)計(jì)

63、 本次設(shè)計(jì)采用的振蕩器是由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。如圖所示：</p><p>　　圖（１）555與RC組成的多諧振蕩器</p><p>　　多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，該電路在接通電源后無需外接觸發(fā)信號(hào)就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形波或方波。由于多諧振蕩器在工作過程中不存在穩(wěn)定狀態(tài)，故又稱為無穩(wěn)

64、態(tài)電路。首先用555振蕩器產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，接著用分頻器對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，得到頻率為1Hz的穩(wěn)定脈沖信號(hào)，將其輸入計(jì)數(shù)器，采用8421BCD碼計(jì)數(shù)，然后譯碼器將8421BCD信號(hào)譯成十進(jìn)制信號(hào)輸送到顯示器顯示出時(shí)間，在分頻器和計(jì)數(shù)器還連接一個(gè)校正電路，可完成對(duì)小時(shí)和分的校正。</p><p>　　4.1.2. 分頻器的設(shè)計(jì)

65、 </p><p>　　分頻器的功能主要有兩個(gè)： Ａ.產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào) Ｂ.提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)，如仿電臺(tái)報(bào)時(shí)用的

66、1kHz的高音頻信號(hào)和500Hz的低音頻信號(hào)等。 分頻器首先采用三片集成74LS90芯片把555振蕩管輸出的1kHz高頻脈沖將其轉(zhuǎn)換成1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)穩(wěn)定輸出，使計(jì)數(shù)器開始 從秒個(gè)位計(jì)數(shù)。因每片為1／10分頻，3三片級(jí)聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號(hào)，即第一片的Q0端輸出頻率為500Hz,第二片的Q3端輸出為10Hz，第三片的Q3端輸出為1Hz。</p><p>　　圖（2）  74LS90

67、引腳圖</p><p>　　表1 74LS90功能表</p><p>　　4.2計(jì)數(shù)器與譯碼器的設(shè)計(jì) </p><p>　　4.2.1. 計(jì)數(shù)器</p><p>　　Ａ.分和秒計(jì)數(shù)器都是模M=60的計(jì)數(shù)器 ,其計(jì)數(shù)規(guī)律為00—01—…—58—59—00… 選74LS92

68、作十位計(jì)數(shù)器，74LS90作個(gè)位計(jì)數(shù)器，再將它們級(jí)聯(lián)組成模數(shù)M=60的計(jì)數(shù)器. 十分之一秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制，所以只需要將 74LS90 接成十進(jìn)制即可。電路圖如下： </p><p>　　圖（3）  74LS90構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器  </p><p>　　時(shí)間

69、計(jì)數(shù)單元：     時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。 要實(shí)現(xiàn) 0.1 秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)秒計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器；要實(shí)現(xiàn)分計(jì)數(shù)，須設(shè)計(jì)一個(gè) 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用 74LS90 實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　74LS92 內(nèi)部是由 4 個(gè)主從觸發(fā)器和用作除 2 計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長度為除6的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選

70、通所組成。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長度（十二進(jìn)制），可將Q B 輸入同 Q A 輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出如功能表（2）所示。</p><p>　　圖（4）  74Ls92 復(fù)位計(jì)數(shù)功能表  圖 （5） 74LS92引腳圖 </p><p>　　表 2 74

71、LS92 計(jì)數(shù)功能表</p><p>　　注：輸出QA與輸入B相連接</p><p>　　74LS90 是二 -- 五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器要用兩個(gè) 74LS90 ，當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到 01100000 立即清零。但是用90實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制時(shí)須將QC,QA分別接 R0(1)、R0(2)，這樣由啟動(dòng)停止電路輸出的啟動(dòng)停止秒表工作的信號(hào)就無法接到 R0(1)、R0(2)處控制。所以本

72、設(shè)計(jì)中改用 74LS92 實(shí)現(xiàn) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)。所以六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖如下</p><p>　　圖(6).  74LS92 及 74LS90 構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器 即當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行到12時(shí)59分59秒時(shí)，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí)，數(shù)字鐘應(yīng)自動(dòng)顯示為01時(shí)00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計(jì)時(shí)規(guī)律,選用74LS

73、191和74LS74 。 </p><p>　　表3 “12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)序</p><p>　　圖（7）時(shí)計(jì)數(shù)器十二進(jìn)制</p><p>　　圖（8） 74LS191引腳圖</p><p>　　計(jì)數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生兩次跳躍：一是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到9，即個(gè)位計(jì)數(shù)器狀態(tài)為Q03Q02 Q01Q00=1001后，在下一步計(jì)數(shù)

74、脈沖作用下計(jì)數(shù)器進(jìn)入暫態(tài)1010，利用暫態(tài)的兩個(gè)1即Q03Q01使個(gè)位異步置0，同時(shí)向十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位使Q10=1；二是計(jì)數(shù)器計(jì)到12后，在第13個(gè)計(jì)數(shù)器脈沖作用下個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)應(yīng)為Q03Q02Q01Q00=0001，十位計(jì)數(shù)器的Q10=0，第二次跳躍的十位清“0”和個(gè)位置“1”信號(hào)可由 暫態(tài)為“1”的輸出端Q10，Q01，Q00來產(chǎn)生由上述分析得74LS191的控制方程式來完成計(jì)數(shù)器第一次置“0”，計(jì)數(shù)器計(jì)到1時(shí)改變74 LS191

75、的加∕減控制模式，使其原來的加法計(jì)數(shù)器變?yōu)闇p法計(jì)數(shù)器在第13個(gè)計(jì)數(shù)器脈沖來到時(shí)，個(gè)位計(jì)數(shù)器減1，使十位計(jì)數(shù)器清“0”，使計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為Q10=0，Q03Q02Q01Q00=0001。</p><p>　　表4 74LS191的功能表</p><p>　　用置位法將74LS191接成N進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的步驟： 1．S￣ 和M接成“0”電平；

76、 2．把初狀態(tài)接到D3—D0； 3．把輸出端的末狀態(tài)的下一狀態(tài)的“1”信號(hào)通過與非門接到LD￣端。</p><p>　　74LS74

77、 74LS74是一個(gè)邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個(gè)器件中包含兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器電路模塊。</p><p>　　表5 74LS74的邏輯功能表和邏輯符號(hào)</p><p>　　圖（9）74ls74芯片引腳圖 </p><p>　　4.2.2. 譯碼器</p><p>　　圖（10）74LS48引腳

78、 通過74LS48可以把時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的值譯為十進(jìn)制數(shù)并且通過LED顯示出來。LTˉ為試燈輸入： 當(dāng) LT￣ =0 時(shí)， IBˉ / YBR ˉ=1 時(shí)，若七段均完好，顯示字形是“8”，該輸入端常用于檢查74LS48 顯示器的好壞；當(dāng)LTˉ =1 時(shí)，譯碼器方可進(jìn)行譯碼顯示。IBRˉ 用來動(dòng)態(tài)滅零，當(dāng) LTˉ = 1 時(shí)，且IBRˉ =0， 輸入7，A3A2A1A0=0000 時(shí)，則　IBˉ / YBRˉ =0 使數(shù)字符的各段熄

79、滅； IBˉ / YBRˉ 為滅燈輸入/滅燈輸出，當(dāng) IBˉ =0 時(shí)不管輸入如何, 數(shù)碼管不顯示數(shù)字； IBRˉ 為控制低位滅零信號(hào),當(dāng)　YBRˉ =1 時(shí), 說明本位處于顯示狀態(tài)； 若YBRˉ =0, 且低位為零, 則低位零被熄滅。詳見功能表</p><p>　　表5 74LS48功能表</p><p><b>　　5.校時(shí)電路的設(shè)計(jì)</b></p>

80、;<p>　　對(duì)校時(shí)電路的要求是，在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。校時(shí)方式有兩種——“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”， “快 校時(shí)”是，通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)?！奥r(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖做校時(shí)脈沖。圖（11）所示的為校時(shí)、校分電路。其中S1為?！胺帧庇玫目刂崎_關(guān)，S2為?！皶r(shí)”用的控制開關(guān)，它們的控制功能如表1.1所示。校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1HZ脈沖。同時(shí)為了

81、緩解開關(guān)S1或 S2為“0”或“1”時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)，需在開關(guān)處各并接一電容。</p><p>　　圖（11）校時(shí)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　表（12）校時(shí)開關(guān)的功能</p><p>　　校對(duì)電路原理：當(dāng)數(shù)字鐘出現(xiàn)誤差時(shí)，需校準(zhǔn)。校對(duì)時(shí)間總是在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間到來之前進(jìn)行，一般分四個(gè)步驟：首先把小時(shí)計(jì)數(shù)器置到所需的數(shù)字；然后再將分計(jì)數(shù)器置到所需數(shù)字；在此同時(shí)或之后，應(yīng)將秒計(jì)

82、數(shù)器清零，時(shí)鐘暫停計(jì)數(shù)，處于等待啟動(dòng)；當(dāng)選定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻到達(dá)的瞬間，按起動(dòng)按鈕，電路則從所預(yù)置時(shí)間開始計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　6. 結(jié)果分析</b></p><p><b>　　1.信號(hào)源測(cè)試</b></p><p>　　在整個(gè)數(shù)字鐘的制作過程中，信號(hào)源以外的部分，只要器件無損壞，則都能正常工作，而信號(hào)源的信號(hào)

83、頻率卻在各個(gè)器件無損壞的情況下有較大的偏差，要對(duì)信號(hào)源進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整是通過控制555的分壓電阻實(shí)現(xiàn)的，具體數(shù)學(xué)公式如下：</p><p>　　R1+2*R2<T/0.7C1</p><p>　　若信號(hào)源頻率偏低，則通過減小電阻/電容值來加快頻率，反之通過增加電阻/電容來降低頻率。 在本設(shè)計(jì)中可以求出T/0.7C1=14.2 KΩ,又因?yàn)镽1’=2 KΩ,R2=5.1 KΩ,則可以算出

84、滑動(dòng)變阻器的只要小于2 KΩ。</p><p><b>　　2.數(shù)碼管的檢測(cè)</b></p><p>　　測(cè)量數(shù)碼管3、8腳之間是否短路，之后檢測(cè)其他各腳與3、8腳之間是否短路，通常正常情況的阻值是500KΩ~1000KΩ。</p><p>　　七段式數(shù)碼管的各段是否完好，可以用萬用表歐姆檔進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中用的是3、8腳共陰極型，所以將

85、萬用表的黑表筆接觸3腳或8腳，紅表筆分別接觸其他各引腳，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管各段亮起就表示其是好的。</p><p><b>　　3.主體電路的裝調(diào)</b></p><p>　　根據(jù)圖1所示的數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖，按照信號(hào)的流向分級(jí)安裝，逐級(jí)級(jí)聯(lián)，這里的每級(jí)組成數(shù)字鐘的各功能電路。級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)時(shí)序配合不同步，或尖峰脈沖干擾，引起邏輯混亂，則可以增加多級(jí)邏輯門來延時(shí)。如果顯示字

86、符變化很快，模糊不清，這可能是電源電流的跳變引起的，則可在集成電路器件的電源端Vcc加退耦濾波電容。通常用幾十微法的大電容與0.01uF的小電容相并聯(lián)來作為退耦濾波電容。</p><p><b>　　4.電路問題與調(diào)試</b></p><p>　　所有線路接好后，必定要進(jìn)行電路的調(diào)試與檢測(cè)。本設(shè)計(jì)中遇到的問題有如下幾點(diǎn)：</p><p>　　4

87、.1. 一開始只有秒脈沖，分與時(shí)都不動(dòng)。這是因?yàn)闆]有把脈沖信號(hào)接到分與時(shí)的電路上。</p><p>　　4.2. 連接校時(shí)開關(guān)的方發(fā)錯(cuò)誤。校時(shí)開關(guān)應(yīng)有兩個(gè)常開觸點(diǎn)和兩個(gè)常閉觸點(diǎn)，這次設(shè)計(jì)要求接入的是兩個(gè)常開觸點(diǎn)，使得可以手動(dòng)給出脈沖信號(hào)，用以檢測(cè)分與時(shí)的進(jìn)制。而我們把兩個(gè)常閉觸點(diǎn)連接起來，導(dǎo)致電路短路，沒有信號(hào)輸出。</p><p>　　4.3. 脈沖輸出不穩(wěn)定，時(shí)斷時(shí)續(xù)。這就要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變

88、阻器的阻值來穩(wěn)定。也有可能是555芯片電路的問題。</p><p><b>　　7. 設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　通過這次數(shù)字電路的設(shè)計(jì)是我提高了自己的思維能力，動(dòng)手能力。數(shù)字電路是一門涉及面最廣，涵蓋內(nèi)容最多，所以它需要綜合性的能力，并且它對(duì)學(xué)生也進(jìn)行了綜合性的訓(xùn)練，這鐘訓(xùn)練是通過進(jìn)行某一課題的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試來完成的?？傊?，通過這次的設(shè)計(jì)，不論是對(duì)于

89、我現(xiàn)在的學(xué)習(xí)，還是今后從事電子設(shè)計(jì)，研制電子產(chǎn)品都是收益菲淺的． </p><p>　　本次的設(shè)計(jì)我的題目是數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)．?dāng)?shù)字鐘是日常生活中不可或缺的．不論在家庭中還是在交通中，它的使用范圍都是極其廣泛的．從原理上說，它是一個(gè)典型的數(shù)字電路，其中包括組合邏輯電路，時(shí)序電路和５５５組成的多諧振蕩器．?dāng)?shù)字鐘可實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能和定時(shí)功

90、能，在生活中帶給人們極大的方便。而通過這次設(shè)計(jì)，我也了解了日常生活中數(shù)字鐘的原理，增長了知識(shí)。我還通過這次的設(shè)計(jì)熟悉并掌握了電路設(shè)計(jì)CAD的各個(gè)基本功能。 </p><p>　　在這兩周期間，從一開始研究原理，到如何布線，再到如何焊一塊又漂亮又實(shí)用的板子。經(jīng)歷了無數(shù)勞動(dòng)，最后當(dāng)板子焊好后還是出現(xiàn)了問題，通過一遍又一遍的電路檢查與芯片測(cè)試，終于成功了。在檢查板子的過程中，我們發(fā)現(xiàn)在接板子前就應(yīng)該把所有的芯片檢測(cè)一遍

91、，這樣有利于在最后查問題時(shí)可以先排除芯片問題，直接把注意力放在接線和焊點(diǎn)的問題上。所以今后不論做什么事情都要先把順序理好再動(dòng)手實(shí)踐，這樣可以事半功倍。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)真的讓我獲益匪淺。不僅在充實(shí)了我的專業(yè)知識(shí)，也鍛煉了我的動(dòng)手能力，還教會(huì)了我一些做事的方法。</p><p>　　8. 參考文獻(xiàn)</p><p>　　1. 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分（

92、第五版）  主編 康華光 高等教育出版社 2. 《電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試》（第三版） 主編 謝自美 華中科技大學(xué)出版社 3. 《集成電路應(yīng)用實(shí)例集錦》 凌肇元編著 北京，人民郵電出版社，1983年4. 《電子線路CAD實(shí)用教程》（第三版） 潘永雄

93、沙河 編著 西安電子科技大學(xué)出版社 5. 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程》 楊素行 第三版．北京：高等教育出版社，2006.5 </p><p>　　6.《 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》 王建珍 北京：人民郵電出版社，200</p><p><b>　　附錄</

94、b></p><p>　　附錄1：數(shù)字鐘的主體電路邏輯圖 附錄2：所用元器件清單 附錄3: 數(shù)字鐘的實(shí)物連線圖</p><p>　　附錄1：數(shù)字鐘的主體電路邏輯圖</p><p>　　附錄2：所用元器件的清單：