數(shù)字電路電子時鐘課程設(shè)計

1、<p>　　數(shù)字電路電子時鐘課程設(shè)計</p><p>　　整個數(shù)字鐘由時間計數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點報時電路組成。 其中以校正電路代替時間計數(shù)電路中的時、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時電路處于正常輸入信號時，時間計數(shù)電路正常計時，但當(dāng)分校正時，其不會產(chǎn)生向時進(jìn)位，而分與時的校位是分開的，而校正電路也是一個獨(dú)立的電路。電路的信號輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路</p><

2、;p>　　方案論證：方案一數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。</p><p>　　優(yōu)點：數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，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，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p&

3、gt;<p>　　方案二秒、分計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，小時計數(shù)器為24進(jìn)制計數(shù)器。實現(xiàn)這兩種模數(shù)的計數(shù)器采用中規(guī)模集成計數(shù)器74LS90構(gòu)成。</p><p>　　優(yōu)點：簡單易懂，比較好調(diào)試。</p><p>　　1 設(shè)計原理數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，

4、一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”，該計數(shù)器采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進(jìn)制計數(shù)器，可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯示電路將“時、分、秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點報時電路

5、是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。其數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖如下:</p><p>　　圖 1 數(shù) 字 電 子 鐘 系 統(tǒng) 框 圖</p><p>　　4 詳細(xì)設(shè)計及實驗步驟</p><p>　　4.1 秒脈沖信號發(fā)生器</p><p>　　秒脈沖信號發(fā)生器是數(shù)

6、字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號。</p><p>　　振蕩器: 通常用555定時器與RC構(gòu)成的多諧振蕩器，經(jīng)過調(diào)整輸出1000Hz脈沖。</p><p>　　分頻器: 分頻器功能主要有兩個，一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，一是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號，選用三片74LS90進(jìn)行級聯(lián)，因為每片為1/10分頻器，三片級聯(lián)好獲得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈

7、沖。其電路圖如下：</p><p>　　圖2 秒 脈 沖 信 號 發(fā) 生 器</p><p>　　4.2 秒、分、時計時器電路設(shè)計</p><p>　　秒、分計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，小時計數(shù)器為24進(jìn)制計數(shù)器。實現(xiàn)這兩種模數(shù)的計數(shù)器采用中規(guī)模集成計數(shù)器74LS90構(gòu)成。</p><p>　　60進(jìn)制計數(shù)器：由74LS90構(gòu)成的60進(jìn)制計數(shù)器

8、，將一片74LS90設(shè)計成10進(jìn)制加法計數(shù)器，另一片設(shè)置6進(jìn)制加法計數(shù)器。兩片74LS90按反饋清零法串接而成。秒計數(shù)器的十位和個位，輸出脈沖除用作自身清零外，同時還作為分計數(shù)器的輸入脈沖CP1。下圖電路即可作為秒計數(shù)器，也可作為分計數(shù)器。</p><p>　　24進(jìn)制計數(shù)器：由74LS90構(gòu)成的二十進(jìn)制計數(shù)器，將一片74LS90設(shè)計成4進(jìn)制加法計數(shù)器，另一片設(shè)置2進(jìn)制加法計數(shù)器。即個位計數(shù)狀態(tài)為Qd Qc Qb

9、 Qa = 0100十位計數(shù)狀態(tài)為Qd Qc Qb Qa = 0010時，要求計數(shù)器歸零。通過把個位Qc、十位Qb相與后的信號送到個位、十位計數(shù)器的清零端，使計數(shù)器清零，從而構(gòu)成24進(jìn)制計數(shù)器。電路圖如下:</p><p>　　圖3 60 進(jìn) 制 計 數(shù) 器</p><p>　　圖4 24 進(jìn) 制 計 數(shù) 器</p><p>　　4.3 譯碼顯示電路</p

10、><p>　　譯碼電路的功能是將秒、分、時計數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用與驅(qū)動LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將秒、分、時計數(shù)器的每位輸出分別送到相應(yīng)七段譯嗎管的輸入端，便可以進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。在譯碼管輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)電阻R作為限流電阻。</p><p>　　圖5

11、 譯碼顯示電路</p><p><b>　　5 校時電路</b></p><p>　　校時電路是數(shù)字鐘不可缺少的部分，每當(dāng)數(shù)字鐘與實際時間不符時，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時間進(jìn)行校時。K1、K2分別是時校正、分校正開關(guān)。不校正時，K1、K2開關(guān)是閉和的。當(dāng)校正時位時，需要把K1開關(guān)打開，然后用手撥動K3開關(guān)，來回?fù)軇右淮危湍苁箷r位增加1，根據(jù)需要去撥動開關(guān)的次數(shù)，校正完畢后把

12、K1開關(guān)閉上。校正分位時和校正時位的方法一樣。其電路圖如下:</p><p>　　圖6 校 正 電 路</p><p><b>　　7 課程設(shè)計原理圖</b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　8 設(shè)計結(jié)果與分析</b></p>

13、<p>　　整個數(shù)字鐘由時間計數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點報時電路組成。 其中以校正電路代替時間計數(shù)電路中的時、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時電路處于正常輸入信號時，時間計數(shù)電路正常計時，但當(dāng)分校正時，其不會產(chǎn)生向時進(jìn)位，而分與時的校位是分開的，而校正電路也是一個獨(dú)立的電路。電路的信號輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。</p><p>　　把顯示器與CD4511相連，第一次接時，數(shù)碼管完

14、全沒有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是無法正確顯示數(shù)字，用萬用表檢測后，發(fā)現(xiàn)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的一件事。</p><p>　　六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒有什么大的問題，只是芯片引腳的老問題，只要重新插過芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，顯示器上的數(shù)字總是100進(jìn)制的，而不是六十進(jìn)制，檢測后發(fā)現(xiàn)無論是線路的連通還是芯片的接觸都沒有問

15、題。最后，在重對連線時發(fā)現(xiàn)是線路接錯引腳造成的，改過之后，顯示就正常了。</p><p>　　因上面程因引腳接錯而造成錯誤，所以校正電路是完全按照仿真圖所連的，在測試時，開始進(jìn)行時校時時，沒有出現(xiàn)問題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時時，發(fā)現(xiàn)計數(shù)電路的秒電路開始亂跳出錯。因此，電路一定是有地方出錯了，在反復(fù)對照后，發(fā)現(xiàn)是因為在接入校正電路時忘了把秒十位和分個位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時一定要注意把不要的多余的線拿掉&

16、lt;/p><p>　　在整個設(shè)計的過程中，雖然遇到了一些問題，可是經(jīng)過我們的努力都一一解決了，總的來說，整個設(shè)計還是比較成功的，實現(xiàn)了時鐘模塊、鬧鐘模塊、顯示模塊以及控制模塊的相互聯(lián)接。</p><p><b>　　9 心得體會</b></p><p>　　通過這次數(shù)字鐘的課程設(shè)計與制作，讓我知道設(shè)計電路的一些程序，也讓我初步了解了關(guān)于數(shù)字鐘的一

17、般原理與設(shè)計理念，加深了對各種芯片邏輯功能的了解，更重要的是掌握了許多實際操作技能。由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時序電路，通過它也讓我進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握了各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。這次課程設(shè)計時間只有五天，而安排在前期原理圖設(shè)計上的時間就用了兩天，占總時間的40%，可見前期準(zhǔn)備的重要性，前期的準(zhǔn)備充分與否，直接關(guān)系到設(shè)計的成敗。當(dāng)我得知這次課程設(shè)計的任務(wù)是數(shù)字鐘之后，馬上就去圖書館查找相關(guān)資料，先對數(shù)字鐘的設(shè)計有個總體的

18、把握，順利畫出了它的總體設(shè)計框圖。接下來就是對組成數(shù)字鐘的各個功能模塊的設(shè)計了，這一步是本次設(shè)計的重中之重，它需要考慮很多東西，像選擇什么樣的芯片，多大的電阻、電容等等。經(jīng)過上網(wǎng)查找和與同學(xué)討論確定了各個模塊的電路，一個完整的數(shù)字鐘的電路圖已經(jīng)形成。</p><p>　　設(shè)計方案經(jīng)過老師肯定之后就是數(shù)字鐘的制作與調(diào)試了，它占了總時間的一半，這是一個難點也是重點。在這個過程中吸取了許多教訓(xùn)，我在接下了的制作過程中就

19、顯得異常輕松，比較快的完成了這次任務(wù)。這就是好事多磨吧！</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手設(shè)計操作才會有深刻理解和達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M] ；高等教育出版社，

20、1996-02</p><p>　　[2].余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M] ；高等教育出版社，2008-03</p><p>　　[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[J]； 高等教育出版社，1999-06</p><p>　　[4]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第二版[J]； 北京高等教育出版社，2001-01</p><p>　　[5]陳

21、永.555集成電路應(yīng)用[J]； 電子工業(yè)出版社，2003-05</p><p>　　[6]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第5版)[M]；高等教育出版社，2002-03</p><p>　　[7]郝鴻安.555集成電路使用電路集[M]；上?？茖W(xué)普及出版社，2005-06</p><p>　　[8]孫余凱,吳鳴山,項綺明.555時基電路識圖[J]；電子工業(yè)出板社，2003-0

22、3</p><p>　　[9]盧結(jié)成.電子電路實驗及應(yīng)用課題設(shè)計[J]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2007-09</p><p>　　[10]魏紹亮,陳新華. 電子技術(shù)實踐[M]；機(jī)械工業(yè)出版社，1999-03</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此次設(shè)計中，指導(dǎo)老師給了我很大的幫助，在我