電子時鐘課程設(shè)計

1、<p><b>　　1.概況</b></p><p>　　1.1 鐘表的發(fā)展史</p><p>　　鐘表是用來紀(jì)錄時間的一種儀器。有關(guān)鐘表的發(fā)展歷史，大致可以分為三個演變階段，那就是：一、從大型鐘向小型鐘演變。二、從小型鐘向袋表過渡。三、從袋表向腕表發(fā)展。每一階段的發(fā)展都和當(dāng)時的技術(shù)相關(guān)聯(lián)。 </p><p>　　三千多年前，我國祖

2、先最早發(fā)明了用土和石片刻制成的“土圭”與“日規(guī)”兩種計時器，成為世界上最早發(fā)明計時器的國家之一。到了銅器時代，計時器又有了新的發(fā)展，用青銅制的“漏壺”取代了“土圭”與“日規(guī)”。東漢元初四年張衡發(fā)明了世界第一架“水運(yùn)渾象”，此后唐高僧一行等人又在此基礎(chǔ)上借鑒改進(jìn)發(fā)明了“水運(yùn)渾天儀”、“水運(yùn)儀象臺”。至元明之時，計時器擺脫了天文儀器的結(jié)構(gòu)形式，得到了突破性的新發(fā)展。元初郭守敬、明初詹希元創(chuàng)制了“大明燈漏”與“五輪沙漏”，采用機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并增

3、添盤、針來指示時間，其機(jī)械的先進(jìn)性便明顯地顯示出來，時間性電益見準(zhǔn)確。 </p><p>　　公元1088年，當(dāng)時我國宋朝的科學(xué)家蘇頌和韓工廉等人制造了水運(yùn)儀象臺，它是把渾儀、渾象和機(jī)械計時器組合起來的裝置。由此，我國著名的鐘表大師、古鐘表收藏家矯大羽先生提出了“中國人開創(chuàng)鐘表史”的觀點(diǎn)。 </p><p>　　14世紀(jì)在歐洲的英、法等國的高大建筑物上出現(xiàn)了報時鐘。15世紀(jì)末、16世

4、紀(jì)初出現(xiàn)了鐵制發(fā)條，為鐘的小型化創(chuàng)造了條件。1583年，意大利人伽利略建立了著名的等時性理論，也就是鐘擺的理論基礎(chǔ)。1656年，荷蘭的科學(xué)家惠更斯應(yīng)用伽利略的理論設(shè)計了鐘擺，第二年，在他的指導(dǎo)下年輕鐘匠S.Coster制造成功了第一個擺鐘。1675年，他又用游絲取代了原始的鐘擺，這樣就形成了以發(fā)條為動力、以游絲為調(diào)速機(jī)構(gòu)的小型鐘，同時也為制造便于攜帶的袋表提供了條件。 </p><p>　　18世紀(jì)期間發(fā)明了各種

5、各樣的擒縱機(jī)構(gòu)，為袋表的進(jìn)一步產(chǎn)生與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。19世紀(jì)后半葉,在一些女性的手鐲上裝上了小袋表,作為裝飾品。那時人們只是把它看成是一件首飾，還沒有完全認(rèn)識到它的實(shí)用價值。直到人類歷史進(jìn)入20世紀(jì)，隨著鐘表制作工藝水平的提高以及科技和文明的巨大變革，才使得腕表地位的確立有了可能。 </p><p>　　20世紀(jì)初，護(hù)士為了掌握時間就把小袋表掛在胸前，人們已經(jīng)很注重它的實(shí)用性，要求方便、準(zhǔn)確、耐用。尤其是第一次世

6、界大戰(zhàn)的爆發(fā)，袋表已經(jīng)不能適應(yīng)作戰(zhàn)軍人的需要，腕表的生產(chǎn)成為大勢所趨。1926年，勞力士表廠制成了完全防水的手表表殼，獲得專利并命名為oyster，第二年，一位勇敢的英國女性Mercedes Gleitze佩帶著這種表完成了個人游泳橫渡英倫海峽的壯舉。這一事件也成為鐘表歷史上的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從那以后，許多新的設(shè)計和技術(shù)也被應(yīng)用在腕表上，腕表的年代也隨之到來！ </p><p>　　今天電子手表以電池為能源的優(yōu)越性代

7、替發(fā)條上弦的機(jī)械手表流行。說到電子表，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式與發(fā)明的先后，電子表分為四代。 </p><p>　　第一代是擺輪游絲電子手表，是以擺輪游絲作為振蕩器，以微型電池為能源，通過電子線路驅(qū)動擺輪工作。 </p><p>　　第二代是音叉電子手表，是以金屬音叉作為振蕩器，用電子線路輸出脈沖電流，使機(jī)械音叉振動。 </p><p>　　第三代是指針式石英電子手表，是利用石

8、英諧振器作為振蕩器，通過電子分頻器后驅(qū)動步進(jìn)馬達(dá)帶動輪系和指針。 </p><p>　　第四代是數(shù)字式石英電子表，它也是采用石英諧振器作為振蕩器，不同的是它經(jīng)過分頻、計數(shù)和譯碼后利用顯示器件以數(shù)字的形式來顯示時間。 </p><p>　　前三代電子手表均帶有傳統(tǒng)的機(jī)械指針機(jī)構(gòu)，而第四代采用大規(guī)模集成電路，完全脫離了傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的全電子手表。</p><p>　　1

9、.2 多功能數(shù)字鐘</p><p>　　通過上面的介紹，相信大家對鐘表都有了大致的了解。電子手表相對于機(jī)械表，它具有體積小、功能多、走時精度高、穩(wěn)定性高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。具有很多傳統(tǒng)機(jī)械表所不具備的功能，如定時、記時等其他功能。電子表的原理并不復(fù)雜，我們可以運(yùn)用所學(xué)習(xí)過的數(shù)字電路的知識來設(shè)計和制作一個電子數(shù)字表。</p><p><b>　　2.設(shè)計準(zhǔn)備</b><

10、;/p><p>　　2.1 仿真軟件MULTISIM簡介</p><p>　　本次設(shè)計選用MULTISIM仿真軟件來設(shè)計多功能數(shù)字鐘。以下是該軟件的一些簡單的介紹。</p><p>　　Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有

11、豐富的仿真分析能力。NI Multisim軟件是一個專門用于電子電路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個人桌面電子設(shè)計工具，NI Multisim 是一個完整的集成化設(shè)計環(huán)境。NI Multisim計算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動手實(shí)驗相脫節(jié)的這一問題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。NI Multisim軟件絕

12、對是電子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具。</p><p>　　2.2 設(shè)計要求與目的</p><p>　　2.2.1、實(shí)驗?zāi)康?lt;/p><p><b>　　設(shè)計一個數(shù)字鐘</b></p><p>　　2.2.2、實(shí)驗要求</p><p>　　⑴、準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間；</p>

13、<p>　?、?、小時的計時要求是“12翻1”，分秒的時間要求為六十進(jìn)制；</p><p><b>　?、?、校正時間。</b></p><p>　　2.2.3、擴(kuò)展功能</p><p><b>　?、?、定時控制；</b></p><p>　?、啤⒎聫V播電臺正點(diǎn)報時；</p>

14、<p><b>　?、?、報整點(diǎn)時數(shù)。</b></p><p>　　2.3 設(shè)計所需設(shè)備總覽</p><p><b>　　所選元器件</b></p><p><b>　　圖1 元器件圖</b></p><p><b>　　3. 電路設(shè)計</b>&

15、lt;/p><p>　　3.1 數(shù)字鐘電路的組成框架</p><p><b>　　時顯示</b></p><p><b>　　秒顯示</b></p><p><b>　　分顯示</b></p><p><b>　　秒發(fā)生器</b><

16、;/p><p><b>　　就 </b></p><p>　　主題電路 擴(kuò)展電分計時器</p><p><b>　　時計時器</b></p><p><b>　　秒計時器</b></p><p>

17、<b>　　路</b></p><p><b>　　定時控制</b></p><p><b>　　仿電臺報時</b></p><p><b>　　譯碼</b></p><p><b>　　譯碼</b></p><p

18、><b>　　譯碼</b></p><p><b>　　報整點(diǎn)時</b></p><p><b>　　觸摸報整點(diǎn)時</b></p><p><b>　　校時電路</b></p><p>　　圖2 數(shù)字鐘電路框架</p><p>

19、;　　數(shù)字鐘電路的組成如圖1所示，其主體電路的工作原理如下：由555定時器產(chǎn)生1kHz的脈沖信號經(jīng)由74LS90構(gòu)成的幾級分頻器后，輸出1Hz的時鐘，為由74LS90和74LS92構(gòu)成的60進(jìn)制秒計時器提供時鐘，秒計數(shù)器十位再向74LS92構(gòu)成的60進(jìn)制分計時器提供時鐘，其高位再為由74LS91和74LS74構(gòu)成的十二進(jìn)制時計時器提供時鐘。秒、分和時計數(shù)器的輸出分別接到各自的譯碼器的輸入端，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。</p><

20、;p>　　3.2.多諧振蕩器的設(shè)計</p><p><b>　　秒信號發(fā)生器的設(shè)計</b></p><p>　　秒信號發(fā)生器的設(shè)計是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度。數(shù)字秒表的計時精度取決于振蕩電路的輸出信號頻率精度，而振蕩電路的輸出信號頻率精度取決于電路元件參數(shù)的精度。所示振蕩電路中的電阻、電容的參數(shù)易受溫度等外部因素的影響，因此很難獲得很高的頻率

21、精度。在精確計時的電子表中，一般采用由石英晶體構(gòu)成的振蕩器。本設(shè)計采用555集成定時器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。</p><p>　　根據(jù)振蕩周期的計算公式：T=T1+T2=(R1+2R2)C1ln2 可以確定振蕩電路中各元件的參數(shù)。先確定電容值，選取C1=0.1μF，取R10=90kΩ，則R1=52kΩ，可由一只50kΩ 的固定電阻和一只5kΩ 精密可調(diào)電阻構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)精密可調(diào)電阻的大小來獲得較為

22、精確的輸出信號頻率。確定了各元件的參數(shù)以后，就可以得到振蕩電路原理圖。</p><p><b>　　圖3 555仿真圖</b></p><p>　　3.2.2 555的介紹</p><p>　　集成時基電路又稱為集成定時器或555電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓

23、標(biāo)準(zhǔn)使用了三個5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的CMOS產(chǎn)品型號最后四位數(shù)碼都是7555或7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時器。556和7556是雙定時器。雙極型的電源電壓VCC＝+5V～+15V，輸出的最大電流可達(dá)200mA，CMOS型的電源電壓為+3～+18V。<

24、/p><p>　　555電路的工作原理</p><p>　　555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖3.10.1所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只 5KΩ的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1 的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸

25、入并超過參考電平時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關(guān)管截止。</p><p>　　是復(fù)位端（4腳），當(dāng)＝0，555輸出低電平。平時 端開路或接VCC 。</p><p>　　圖4 555定時器內(nèi)部框圖及引腳排列</p><p>　　VC是控制電壓端（5腳），

26、平時輸出作為比較器A1 的參考電平，當(dāng)</p><p>　　5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01μf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電通路。</p><p>　　555定時器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個比較器來檢測

27、電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。</p><p>　　3.3 六十進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計</p><p>　　分和秒計數(shù)器都是模數(shù)M=60的計數(shù)器，其計數(shù)規(guī)律為00-01-…58-59-00…選74LS92作為十位計數(shù)器，74LS90作為個位計數(shù)器，再將

28、它們級聯(lián)組成模數(shù)M=60的計數(shù)器。原理圖見圖6</p><p>　　圖10 六十進(jìn)制計數(shù)器仿真圖</p><p>　　3.4“十二翻一”計數(shù)器的設(shè)計 </p><p>　　時計數(shù)器是一個“十二翻一”的特殊進(jìn)制計數(shù)器，即當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行到12時59分59秒，秒的個位計數(shù)器再輸入一個秒脈沖時，數(shù)字鐘應(yīng)自動顯示為01時00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計時規(guī)律。選用74LS

29、160，電路圖見圖6。</p><p>　　電路中， 74LS160 U18作為個位計數(shù)器在電路中采用十進(jìn)制計數(shù)。當(dāng)腳接振蕩電路的輸出脈沖1Hz時開始工作，它計時到10時向十位計數(shù)器74LS160進(jìn)位。</p><p>　　圖11 十二進(jìn)制仿真圖</p><p>　　下面對電路中所用的主要元件及功能介紹。</p><p>　　3.4.1 7

30、4LS106</p><p>　　4LS160是中規(guī)模集成同步十進(jìn)制加法計數(shù)器，具有異步清零和同步預(yù)置數(shù)的功能。使用74LS160通過置零法或置數(shù)法可以實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制的計數(shù)器。先對74LS160的基本功能進(jìn)行測試，如下表。</p><p>　?、俨角辶悖寒?dāng)＝0時，Q 0＝Q1＝Q2＝Q3＝0。</p><p>　　②同步預(yù)置：當(dāng)＝0時，在時鐘脈沖CP上升沿作用下，Q

31、0＝D0，Q1＝D1，Q2＝D2，Q3＝D3。</p><p>　?、坻i存：當(dāng)使能端時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為鎖存狀態(tài)。</p><p>　　④計數(shù)：當(dāng)使能端EP＝ET＝1時，為計數(shù)狀態(tài)。</p><p>　　圖12 74LS160的邏輯功能表</p><p>　　圖13 計數(shù)器74LS160</p><p>　　管腳圖

32、引出端符號：TC 進(jìn)位輸出端；CEP 計數(shù)控制端；Q0－Q3 輸出端；CET 計數(shù)控制端；</p><p>　　74ls160是十進(jìn)制同步計數(shù)器（異步清除），為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型。</p><p>　　式，其主要電特性的典型值如下：<

33、;/p><p>　　型號 FMAX PD</p><p>　　CT54160/CT74160 32MHz 305mW</p><p>　　CT54LS160/CT74LS160 32MHz 93mW</p><p>　　160 的清除端是異步的。當(dāng)清除端/MR 為低電

34、平時，不管時鐘端CP 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。</p><p>　　160 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE 為低電平時，在 CP 上升沿作用下，輸出端 Q0－Q3 與數(shù)據(jù)輸入端 P0－P3 一致。對于54/74160，當(dāng) CP 由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)控制端 CEP、CET為高電平

35、，則/PE 應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而 54/74LS160 無此種限制。 160 的計數(shù)是同步的，靠 CP 同時加在四個觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng) CEP、CET 均為高電平時，在 CP 上升沿作用下 Q0－Q3 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于 54/74160，只有當(dāng)CP

36、60;為高電平時，CEP、CET 才允許由高至低電平的跳變，而 54/74LS160的 CEP、CET 跳變與 CP 無關(guān)。 160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為 Q0 的高電平部分。在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成 N 位同步計數(shù)器。 對于 54/74L

37、S160，在 CP 出現(xiàn)前，即使 CEP、CET、/MR 發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。 3.5 校時電路的設(shè)計</p><p>　　3.5.1 校時電路的工作原理</p><p>　　校時電路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時，校正時間。校時是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時、分、秒等校時功能。為了使電路簡單，在此設(shè)計中只

38、進(jìn)行分和小時的校時。校時有“快校時”和“慢校時”兩種，“快校時”是通過開關(guān)控制，使計數(shù)器對1Hz校時脈沖計數(shù)?！奥r”是用手動產(chǎn)生單脈沖作校時脈沖。圖中J1校時用的控制開關(guān)，J2為分用的控制開關(guān)，它們的控制功能如表4所示，校時脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)J1或J2分別為“0”時可以進(jìn)行“快校時”。如果校時脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時”。 </p><p><b&

39、gt;　　圖14 校時電路</b></p><p>　　3.5.2 校時電路元件及功能介紹</p><p>　　在此電路中，用到的元器件有與非門74LS00 、六反相器74 LS04、電容、電阻以及兩個開關(guān)。</p><p>　　四-2輸入與非門74LS00</p><p>　　圖15 74LS00</p><

40、p>　　集成邏輯門是數(shù)字電路中應(yīng)用十分廣泛最基本的一種器件，為了合理的使用和充分利用其性能，必須對它的主要參數(shù)和邏輯功能進(jìn)行測試。74LS00與非門的主要參數(shù)為：</p><p>　　輸出高電平：指與非門有一個以上輸入端接地或接低電平時的輸出電平值。</p><p>　　輸出低電平：指與非門的所有輸入端均接高電平時的輸出電平值。</p><p>　　開門電平：

41、指與非門輸出處于額定低電平時允許輸入高電平的最小值。</p><p>　　關(guān)門電平：指與非門輸出處于高電平狀態(tài)時允許輸入低電平的最大值。</p><p>　　電壓傳輸特性：是指門的輸出電壓隨輸入電壓而變化的曲線，由它可以得到門電路的輸出高電平、輸出低電平、關(guān)門電平和開門電平等。</p><p>　　低電平的輸出電源電流；是指輸入所有端都懸空，輸出端空載時，電源提供器

42、件的電流。</p><p>　　高電平輸出電源電流：是指輸出端空載，每個門各有一個以上的輸入端接地，電源提供給器件的電流。</p><p>　　低電平輸入電流：是指被測輸入端接地，其余輸入端懸空時，由被測輸入端流出的電流值。</p><p>　　高電平輸入電流：指被測輸入端接高電平，其余輸入端接地，流入被測輸入端的電流值。</p><p>　

43、　扇出系數(shù)：門電路能驅(qū)動同類門的個數(shù)，它是衡量門電路負(fù)載能力的一個參數(shù)，TTL與非門有兩種不同性質(zhì)的負(fù)載，即灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載，因此有兩種扇出系數(shù)。即低電平扇出系數(shù)和高電平扇出系數(shù)。</p><p>　　3.6 譯碼與顯示電路的設(shè)計 </p><p>　　（1）電路的工作原理</p><p>　　譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信

44、號以表示編碼時所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二—十制譯碼器和BCD—7段譯碼器、顯示模塊用來顯示計時模塊輸出的結(jié)果。譯碼電路的功能是將時分秒計數(shù)器的輸出譯碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動LED七段譯碼器，常用74LS48來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖16 BCD七段譯碼器驅(qū)動器</p><p>　　3.6.1 74LS48譯碼器</p><p

45、>　　74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，下面我就介紹一下這個元件的一些參數(shù)與應(yīng)用技術(shù)等資料。</p><p>　　圖18 譯碼與顯示電路</p><p>　　譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅

46、用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲器尋址和組合控制信號等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS48，用74LS48把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。 74LS48的管腳圖如圖12。在管腳圖中，管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平是起作用，作用分別為：</p><p>　　LT為燈測檢查，用LT可檢查

47、七段顯示器個字段是否能正常被點(diǎn)燃。</p><p>　　BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。</p><p>　　RBI是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO是共用輸出端，RBO稱為滅零輸出端，可以配合滅零輸出端RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器74LS248，CD4511。</p><p>　　3.

48、6.2 LED七段數(shù)碼顯示器</p><p>　　通常所說的LED顯示器由7個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器，其排列形狀如圖所示。顯示器中還有一個圈點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中用dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號。</p><p>　　LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：共陽極和共陰極接法。</p>

49、<p>　　共陽極接法是把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極com接＋5V。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入高電平的則不點(diǎn)亮。</p><p>　　共陰極接法是把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極com接地，陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入低電平的則不點(diǎn)亮。</p><p>　　圖19 LED共陰和共陽接法</p

50、><p>　?。?）七段LED顯示器的工作原理</p><p>　　七段LED顯示器需要由驅(qū)動電路驅(qū)動。在七段LED顯示器中，共陽極顯示器，用低電平驅(qū)動；共陰極顯示器，用高電平驅(qū)動。點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。</p><p>　?、凫o態(tài)顯示器 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方法的每一位都需要有一個8位輸出口控

51、制。</p><p>　　靜態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下，顯示器的亮度高。控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時，CPU才執(zhí)行一次顯示更新子程序。這樣大大節(jié)省了CPU的時間，提高了CPU的工作效率；缺點(diǎn)是位數(shù)較多時，所需的I/O口太多，硬件開銷太大。</p><p>　?、趧討B(tài)顯示器 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的

52、每一位而言，每隔一段時間點(diǎn)亮一次。在同一時刻只有一位顯示器在工作（點(diǎn)亮），利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個字符“同時”顯示。顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高且較穩(wěn)定的顯示。</p><p>　　動態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低。但在控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必需每隔一段時間執(zhí)行一

53、次顯示子程序，占用CPU大量時間，降低了CPU的工作效率，同時顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。</p><p>　　3.7仿電臺正點(diǎn)報時電路</p><p>　　仿電臺正點(diǎn)報時電路的功能要求是：每當(dāng)數(shù)字鐘計時快要到正點(diǎn)時發(fā)出聲響，通常按照4低音1高音的順序發(fā)出聲響，以最后一聲高音結(jié)束的時刻為正點(diǎn)時刻。</p><p>　　圖20 仿電臺整點(diǎn)報時電路</p>&

54、lt;p>　　設(shè)4聲低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒由LED2發(fā)出，最后一聲高音（約1kHz）發(fā)生在59分59秒，由LED3發(fā)出，它的持續(xù)時間為1秒。</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)定可得到電臺正點(diǎn)報時時的分十位狀態(tài)Q2M2Q0M2=11（0101），分個位的狀態(tài)為Q3M1Q0M1=11（1001），秒十位狀態(tài)為Q2S2Q0S2=11（0101），秒個位的狀態(tài)為Q0S1=1

55、（1、3、5、7、9）。而發(fā)低音還是高音只與秒個位有關(guān)，根據(jù)設(shè)定可列表如表1所示：</p><p>　　由表中的狀態(tài)可總結(jié)出如下結(jié)論：秒個位的第三位Q3S1可用來作為鳴低音或高音的控制信號，即</p><p>　　Q3s1=0時，輸入500Hz的低頻信號至音響電路</p><p>　　Q3S1=1時，輸入1kHz的高頻信號至音響電路。</p><

56、p><b>　　正點(diǎn)報時狀態(tài)功能表</b></p><p>　　圖21正點(diǎn)報時狀態(tài)功能</p><p><b>　　元件介紹</b></p><p>　　74hc125是四總線緩沖門（三態(tài)），當(dāng)OE端為0時，Y=A；當(dāng)OE端為1時，輸出為高阻。閑置端可以不做處理或接低電平，OE端接高電平,輸出高阻。 </p&g

57、t;<p>　　其中的74LS10是與非門，就是三極管組成的一個小規(guī)模集成電路。</p><p><b>　　真值表口訣是：</b></p><p><b>　　見零為一；</b></p><p><b>　　全一為零。</b></p><p>　　74ls02是

58、四2輸入或非門.作用是二個輸入的或運(yùn)算,運(yùn)算后反相輸出。 圖22 74ch125</p><p>　　74ls20是常用的雙4輸入與非門集成電路，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)中，他的cmos版本是74hc20。</p><p>　　74ls20芯片的功能很簡單，就是包含兩個4輸入與非門，內(nèi)含兩組4與非門 第一組：1,2,4,5輸入6輸出。 第2組：9,10,1

59、2,13輸入8輸出。</p><p>　　74LS20功能表A B C D Y1 1 1 1 00 X X X 1X 0 X X 1X X 0 X 1X X X 0 1<74LS20真值表></p><p>　　74HC20,74ls20測試:只要通過對輸入1111,0111,1011,1101,1110五項進(jìn)行檢測就可判斷其邏輯功能是否正常。</p>

60、<p><b>　　3.8總電路圖</b></p><p><b>　　圖23 總電路圖</b></p><p><b>　　4. 設(shè)計總結(jié)</b></p><p><b>　　4.1設(shè)計心得</b></p><p>　　在這次電工電子技術(shù)課

61、程設(shè)計中，我學(xué)會了運(yùn)用555、74LS160、74LS48等來制作數(shù)字鐘。這次設(shè)計是我的第一次課程設(shè)計，在設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)自己在數(shù)字這個技術(shù)領(lǐng)域知道的實(shí)在是太少太少了。為了完成一個任務(wù)，我常熬夜，上網(wǎng)查閱，參考各種書本，才了解如何使用其中的一些設(shè)備。這過程雖然很累，但自己對電工電子技術(shù)的濃厚興趣吸引我不停的探索。仿佛完成了它就是我一生的最求！正像屈子說的那樣：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索！</p><p>　

62、　在設(shè)計過程中，困難重重，當(dāng)看到設(shè)計好的的電路沒有顯示預(yù)期的結(jié)果，看到曲折迂回的電線，我放佛看到了自己的正在走的路，有好幾次真想放棄。但是想到世上那有不走自通的路？憑著這一個信念，我堅持到了最后。</p><p>　　仿真這方面，經(jīng)過大概了解，我知道如果用Proteus仿真會比較占優(yōu)勢，因為Proteus仿真時顯示的管腳就是實(shí)際的引腳，而用multisim你必須首先在網(wǎng)上查詢元件的每一個引腳代表的功能，否則就會一

63、招不慎，滿盤皆輸。我選擇了MULTISIM。仿真時我故意把555定時器的頻率調(diào)得比較大，這樣在觀察時，可以省去不少的等待時間。一開始仿真發(fā)現(xiàn)電路圖似乎是對的，就是在數(shù)碼管上顯示不出來，仿真校時時，摁下開關(guān)總不能準(zhǔn)確地定位到自己想要的數(shù)字，打開了開關(guān)還會繼續(xù)往前跳，其實(shí)這是與開關(guān)并聯(lián)的電容在作怪，電容越大，當(dāng)合上開關(guān)時，電容兩端的充電電壓越高，打開開關(guān)后電容放電，造成電路誤動作，所以我們應(yīng)當(dāng)選擇小一點(diǎn)的并聯(lián)電容，我選擇了1nF。</

64、p><p>　　在仿真中遇到的問題主要還是以555定時器產(chǎn)生1HZ脈沖的問題。我計算好R1和R2值的時候，發(fā)現(xiàn)555不僅需要考慮它的精度問題，還要考慮脈沖的占空比問題，占空比不能太大或者太小了，因此，我們可以選擇兩個47K和一個5K可調(diào)電阻，外加一個10uF的電容構(gòu)成，這樣占空比就是：q=(R1+R2)/(R1+2R2)=2/3,T=(R1+2R2)Cln2=1HZ。</p><p>　　通過

65、這次課程設(shè)計，我用一個星期整整七天七夜才完成了這個實(shí)際價值兩塊錢的電子鐘，但那為一個明確的目標(biāo)奮斗的情景，將是我的美好的回憶。</p><p>　　本次課程設(shè)計，我受益匪淺。這是我進(jìn)大學(xué)來的第一次課程設(shè)計，在這個過程中我不僅將我所學(xué)的理論在實(shí)踐中進(jìn)行了檢驗，也切切實(shí)實(shí)地提高了我分析問題、解決問題的能力，增強(qiáng)了我對電子技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。</p><p>　　在設(shè)計中，我也曾遇到過很多不懂

66、的地方，除請教老師和同學(xué)外，根據(jù)課題需要，我學(xué)會了上網(wǎng)去搜索相關(guān)的文獻(xiàn)資料和專業(yè)知識來獲取問題的答案，同時了解了不少芯片以及電子元器件的使用方法、特性，學(xué)會了分析檢測電子電路的問題以及簡單的維修技術(shù)，理解了數(shù)碼管的工作原理，掌握了電路圖的設(shè)計方法，學(xué)會電路的仿真安裝與調(diào)試，這些都會對我以后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。此外，我更深刻的體會到堅持不懈是一種多么可貴的精神。還記得第一次調(diào)試電路失敗那一陣陣從心底冒上來的涼意，差點(diǎn)讓我站不起來。終于有志

67、者事竟成，最后我還是成功地完成了此次設(shè)計。 我不后悔為這次設(shè)計付出的那么多的心血，因為我相信我獲得了等值甚至更多的回報。 </p><p>　　4.2參考文獻(xiàn) </p><p>　　[1]唐介.電工學(xué).高等教育出版社，1999</p><p>　　[2]朱力恒.電子技術(shù)仿真實(shí)驗教程.電子工業(yè)出版社，2003

68、</p><p>　　[3]伍愛蓮.電路與電子技術(shù)實(shí)驗教程.華中科技大學(xué)出版社，2006 </p><p>　　[4]高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗與課程設(shè)計.電子工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[5]呂思忠.數(shù)子電路實(shí)驗與課程設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001</p><p>　　[6]謝自美.電子線路設(shè)計、實(shí)驗、測試.華中理工大學(xué)出