數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)--電子數(shù)字時鐘

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術(shù)綜合技能應(yīng)用模塊 </p><p>　　題目名稱： 電子數(shù)字時鐘 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　

2、1 課程名稱 電子技術(shù)綜合技能應(yīng)用模塊</p><p>　　9 設(shè)計(jì)目的</p><p>　　9.1 進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)等課程的知識在本課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；</p><p>　　9.2 熟悉電路的設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　9.3 掌握課程設(shè)計(jì)的基本過程和課程設(shè)計(jì)報告的撰寫方法。

3、</p><p><b>　　10 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　10.1 時間以12小時為一個周期； </p><p>　　10.2 顯示功能具有“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示； </p><p>　　10.3 具有校時功能可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； </p>

4、;<p>　　10.4 整點(diǎn)報時當(dāng)時鐘計(jì)時到整點(diǎn)時能進(jìn)行整點(diǎn)報時；</p><p>　　10.5 采用 DC-12V 電源。</p><p>　　11 課程設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排</p><p>　　2012年12月11日至2012年12月19日完成初稿；</p><p>　　2012年12月19日至2012年12月28日上交設(shè)

5、計(jì)報告。</p><p><b>　　12 參考書目</b></p><p>　　1 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 康華光 主編 高等教育出版社 。</p><p>　　2 《電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試》 謝自美 主編，華中科技大學(xué)出版社。</p><p>　　3 《電子線路綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程》 劉鳴 主編

6、</p><p>　　13 任務(wù)書下達(dá)時間 2012年12月10日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)項(xiàng)目 電子數(shù)字時鐘</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1.1 進(jìn)一步掌握模擬電子技

7、術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)等課程的知識在本課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；</p><p>　　1.2 熟悉電路的設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　1.3 掌握課程設(shè)計(jì)的基本過程和課程設(shè)計(jì)報告的撰寫方法。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　2.1 時間以12小時為一個周期 </p>

8、<p>　　2.2 顯示功能具有“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示 </p><p>　　2.3 具有校時功能可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間 </p><p>　　2.4 整點(diǎn)報時當(dāng)時鐘計(jì)時到整點(diǎn)時能進(jìn)行整點(diǎn)報時。</p><p>　　2.5 采用 DC-12V 電源。</p><p>　　3 課程設(shè)

9、計(jì)的進(jìn)度安排</p><p>　　3．1 2012年12月11日至2012年12月19日完成初稿；</p><p>　　3．1 2012年12月19日至2012年12月28日上交設(shè)計(jì)報告。</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)原理及結(jié)果</b></p><p><b>　　摘要 </b><

10、/p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計(jì)時的裝置與機(jī)械式時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。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路其中包括了組合邏輯電路和時序電路。</p><p>　　因此，我們此次設(shè)計(jì)數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理從而學(xué)會制作數(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

11、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序電路的原理與使用方法。</p><p><b>　　正文部分</b></p><p><b>　　一、電路工作原理</b></p><p>　?。ㄒ唬?設(shè)計(jì)方案的選擇</p><p>　　數(shù)字

12、電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計(jì)數(shù)器、LED數(shù)碼管、校時電路、整點(diǎn)報時電路等組成。工作原理為時鐘源用以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，作為數(shù)字種的時間基準(zhǔn)，要求震蕩頻率為1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計(jì)數(shù)器”?！皶r計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)

13、制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)24小時的累計(jì)。LED數(shù)碼管將“時、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)顯示。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。</p><p>　?。ǘ?電路的方框圖與說明</p><p>　　總體電路設(shè)計(jì)是將單元電路模塊小時計(jì)時電路、分鐘計(jì)時電路、秒計(jì)時電路、校時電路等模塊連接在一起，外接輸入開關(guān)和輸出顯示數(shù)碼管構(gòu)成?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　

14、?。ㄈ?單元電路的工作原理</p><p><b>　　1 振蕩電路</b></p><p>　　多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時無需外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形波形（自激振蕩）。用555實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要R1，R2和電容，并接+5V的直流電源。</p><p>　　振蕩周期：T=0.69(R1+2R2)C</

15、p><p>　　其中當(dāng)R1=5K，R2=4.7K，C=100uF時，T=0.9936s</p><p>　　2 CD40110工作原理</p><p>　　CD40110為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器/鎖存器/驅(qū)動器，具有加減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段譯碼輸出等共能。這次設(shè)計(jì)用到CD40110的加計(jì)數(shù)、七段譯碼輸出功能。</p><p>　　CD40110

16、有2個計(jì)數(shù)時鐘輸入端CPu和CPd分別用作加計(jì)數(shù)時鐘輸入和減計(jì)數(shù)時鐘輸入。由于電力內(nèi)部有一個時鐘信號預(yù)處理邏輯，以此當(dāng)一個時鐘輸入端計(jì)數(shù)工作是，另一個時鐘輸入端可以是任意狀態(tài)，所以我們采用CPu接脈沖信號，CPd懸空。</p><p>　　CD40110的進(jìn)位輸出CO和借位輸出BO一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從9~0時，BO輸出脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)器從0~9時，CO輸出脈沖，以此利用CO端可以實(shí)現(xiàn)大于10進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能。<

17、;/p><p>　　BO 進(jìn)位輸出端</p><p>　　CO 借位輸出端</p><p>　　CPd 減計(jì)數(shù)器時鐘輸入端</p><p>　　CPu 加計(jì)數(shù)器時鐘輸入端</p><p>　　CR 清除端</p><p>　　/CT 計(jì)數(shù)允許端</p&g

18、t;<p>　　/LE 鎖存器預(yù)置端</p><p>　　VDD 正電源 封裝圖</p><p>　　VSS 地 </p><p>　　Ya~Yg 鎖存譯碼輸出端

19、 </p><p><b>　　功能表</b></p><p><b>　　3 秒計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　秒的個位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時清零并重新開始計(jì)數(shù)。秒的個位部分的設(shè)計(jì)：利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD40110設(shè)計(jì)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的個位 。個位計(jì)數(shù)

20、器由0增加到9時產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，從而實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制計(jì)數(shù)和進(jìn)位功能。利用74LS161和74LS11設(shè)計(jì)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的十位 ，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器由0增加到5時利用74LS11與門產(chǎn)生一個高電平接到個位、十位的CD40110的清零端，同時產(chǎn)生一個脈沖給分的個位。</p><p>　　60進(jìn)制--秒計(jì)數(shù)電路</p><p><b>　　4 分計(jì)數(shù)電路</

21、b></p><p>　　分的個位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時清零并重新開始計(jì)數(shù)。秒的個位部分的設(shè)計(jì)：來自秒計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使分的個位加1，利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD40110設(shè)計(jì)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的個位 。個位計(jì)數(shù)器由0增加到9時產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，從而實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制計(jì)數(shù)和進(jìn)位功能。利用74LS161和74LS11設(shè)計(jì)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的

22、十位 ，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器由0增加到5時利用74LS11與門產(chǎn)生一個高電平接到個位、十位的CD40110的清零端，同時產(chǎn)生一個脈沖給時的個位。</p><p>　　60進(jìn)制--分計(jì)數(shù)電路</p><p><b>　　5 時計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　來自分計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使時的個位加，個位計(jì)數(shù)器由0增加到9是產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位計(jì)數(shù)器脈沖

23、輸入端CP，當(dāng)十位計(jì)到2且個位計(jì)到3是經(jīng)過74LS11與門產(chǎn)生一個清零信號，將所有CD40110清零。</p><p>　　24進(jìn)制--時計(jì)數(shù)電路</p><p><b>　　6 顯示電路</b></p><p>　　由CD40110產(chǎn)生十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。</p><

24、p><b>　　7 校時電路</b></p><p>　　數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計(jì) 數(shù)通路，并采用正常計(jì)時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。這里利用輕觸開關(guān)來實(shí)現(xiàn)校時功能，輕觸開關(guān)的一端接高電平，另一端接時或分的個位CD40110的CP，當(dāng)按下輕觸開關(guān)時，時或分的個位就會加1，這樣就能實(shí)現(xiàn)校時功能。</p><

25、;p>　　二、總體電路的工作原理</p><p>　　數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計(jì)數(shù)器、LED數(shù)碼管、校時電路、整點(diǎn)報時電路等組成。工作原理為時鐘源用以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，作為數(shù)字種的時間基準(zhǔn)，要求震蕩頻率為1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，

26、每累計(jì)60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計(jì)數(shù)器”?！皶r計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)24小時的累計(jì)。LED數(shù)碼管將“時、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)顯示。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。</p><p><b>　　（一）整機(jī)電路圖 </b></p><p><b>　　元器件清單</b></p>

27、<p><b>　　（三）整機(jī)成品圖</b></p><p>　　5、 本次課程設(shè)計(jì)的心得體會</p><p><b>　　正文部分</b></p><p>　　在此次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在數(shù)電實(shí)驗(yàn)課的考試中做的就是數(shù)字鐘，所以在計(jì)數(shù)模塊

28、上面有豐富的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)模塊很快就得出了正確的結(jié)果，雖然跟實(shí)驗(yàn)室用得芯片不一樣，但原理一樣，我也得出結(jié)論，不同的電路可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)最簡單、最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的電路。當(dāng)然這個不一定所有條件都符合，找到一個最大限度滿足各種條件的方案是我們設(shè)計(jì)的目標(biāo)。</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　　在邱老師細(xì)心地指導(dǎo)下，才使得我的課程設(shè)計(jì)能

29、夠順利的完成。在學(xué)習(xí)期間，李老師以她豐富的理論知識和科學(xué)實(shí)踐，給了我很多的指導(dǎo)，促進(jìn)了我對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和掌握，在使我受益匪淺。感謝邱老師的細(xì)心教導(dǎo)和同學(xué)們的幫助！</p><p><b>　　6、 參考資料</b></p><p>　　1 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》康華光 主編 高等教育出版社 。</p><p>　　2 《電子線路設(shè)計(jì)·