數(shù)電電子時鐘課程設(shè)計

1、<p><b>　　專業(yè)課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題目：數(shù)字電子鐘課程設(shè)計</p><p>　　系 別 電氣工程系 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣一班 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p&

2、gt;<p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　提交日期 2011年2月24日 </p><p><b>　　一、 設(shè)計目的3</b></p><p>　　二、 設(shè)計要求和設(shè)計指標(biāo)3</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容4</b&

3、gt;</p><p>　　3.1方案設(shè)計與選擇4</p><p>　　3.2原理設(shè)計和功能描述4</p><p>　　3.2.1數(shù)字計時器的設(shè)計思想4</p><p>　　3.2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖5</p><p>　　3.3單元電路的設(shè)計6</p><p>　　3.3.1數(shù)字

4、電子鐘原理效果圖6</p><p>　　3.3.2晶體振蕩器電路6</p><p>　　3.3.3分頻器電路7</p><p>　　3.3.4時間計數(shù)器電路8</p><p>　　3.3.5數(shù)碼管8</p><p>　　3.3.6揚(yáng)聲器9</p><p>　　3.4元器件清單9&l

5、t;/p><p>　　3.4.1數(shù)字電子鐘仿真10</p><p>　　四、本設(shè)計改進(jìn)建議11</p><p><b>　　五、感想11</b></p><p>　　六、主要參考文獻(xiàn)12</p><p><b>　　附錄12</b></p><p&g

6、t;<b>　　設(shè)計目的</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、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)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)計與制做

7、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>　　設(shè)計要求和設(shè)計指標(biāo)</b></p><p>　　1、設(shè)計一個能顯示時、分、秒的數(shù)字鐘，顯示時間

8、從00：00：00到23：59：592、設(shè)計的電路包括產(chǎn)生時基信號，時、分、秒的計時電路，顯示電路。3、擴(kuò)展功能：能實(shí)現(xiàn)校時、教分、教秒；整點(diǎn)報時。</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　3.1方案設(shè)計與選擇</p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)的復(fù)雜性和靈活性決定了數(shù)字電子鐘的設(shè)計方案有多種，如下是我總結(jié)的部分

9、方案。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　脈沖信號源的選擇。用555定時器制作的多諧振蕩器，信號發(fā)生器，脈沖芯片等方式都可以作為脈沖信號源，在此我選擇的是多諧振蕩器，主要考慮的是它的易于制作和很好的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>

10、;　　時分秒計數(shù)器的選擇。時分秒計數(shù)器的選擇同樣有多種，74160N和74161N都是不錯的選擇，74LS160和 74LS161, 74LS190和74LS191等等也都可以，考慮到其簡單易用和作為課本上重點(diǎn)內(nèi)容在此我們選擇的是74160N。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　譯碼顯示器的選擇。DCD_HEX或7448加上SEVEN_

11、SEG_COM_K等也是多種方案，這里我選擇的是DCD_HEX。</p><p>　　3.2原理設(shè)計和功能描述</p><p>　　3.2.1數(shù)字計時器的設(shè)計思想</p><p>　　要想構(gòu)成數(shù)字鐘，首先應(yīng)選擇一個脈沖源——能自動地產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時間脈沖信號。而脈沖源產(chǎn)生的脈沖信號地頻率較高，因此，需要進(jìn)行分頻，使得高頻脈沖信號變成適合于計時的低頻脈沖信號，即“秒脈

12、沖信號”（頻率為1Hz）。經(jīng)過分頻器輸出的秒脈沖信號到計數(shù)器中進(jìn)行計數(shù)。由于計時的規(guī)律是：60秒=1分，60分=1小時，24小時=1天，就需要分別設(shè)計60進(jìn)制，24進(jìn)制計數(shù)器，并發(fā)出驅(qū)動信號。各計數(shù)器輸出信號經(jīng)譯碼器、驅(qū)動器到數(shù)字顯示器，是“時”、“分”、“秒”得以數(shù)字顯示出來。</p><p>　　3.2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖</p><p><b>　　圖2-2</b

13、></p><p>　　3.3單元電路的設(shè)計</p><p>　　3.3.1數(shù)字電子鐘原理效果圖</p><p><b>　　圖2-3-1</b></p><p>　　3.3.2晶體振蕩器電路</p><p>　　晶體振蕩器是電子鐘的核心，晶體振蕩器設(shè)計的質(zhì)量直接影響了整個電的好壞。這里我用

14、555定時器制作了一個多諧振蕩器。</p><p>　　其中R1=57.72 kΩ, R1=115.4 kΩ, C=100nF,Cf=10nF,</p><p>　　f=1/0.7(Rw+2R)C=1/[0.7(57.72+2*115.4)*103*100*10-9]≈50Hz。</p><p>　　其產(chǎn)生的頻率為50Hz,然后經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如圖

15、：</p><p><b>　　圖2-3-2</b></p><p>　　3.3.3分頻器電路</p><p>　　分頻器是由兩個74160N組成的50進(jìn)制計數(shù)器。則輸出端的頻率則是將原來的50Hz分成1Hz的頻率輸出，實(shí)現(xiàn)分頻效果。</p><p><b>　　圖2-3-3</b></p&g

16、t;<p>　　3.3.4時間計數(shù)器電路</p><p>　　時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器、時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器為24進(jìn)制計數(shù)器，其原理圖如下：</p><p><b>　　圖2-3-4</b></p><p>

17、;<b>　　3.3.5數(shù)碼管</b></p><p>　　數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計提供的為LED數(shù)碼管DCD_HEX，其已內(nèi)含譯碼器功能，所以不用再另加譯碼器。</p><p><b>　　圖2-3-5</b></p><p><b>　　3.3.6揚(yáng)聲器</b

18、></p><p>　　該揚(yáng)聲器的額定頻率為200Hz，額定電壓為3V，額定電流為0.05A。</p><p><b>　　圖2-3-6</b></p><p><b>　　3.4元器件清單</b></p><p><b>　　表2-4</b></p>&l

19、t;p>　　3.4.1數(shù)字電子鐘仿真</p><p>　　下圖為仿真結(jié)果，仿真開始時，多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz的正弦脈沖信號，然后經(jīng)過分頻器后其輸出的頻率變?yōu)?Hz。計數(shù)器接收到脈沖信號后開始計數(shù)，計數(shù)結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。當(dāng)分秒計數(shù)器達(dá)到59分59秒，然后再來一個脈沖信號時揚(yáng)聲器開始發(fā)聲，也就是整點(diǎn)報時。下面為其中的一張仿真圖。</p><p><b>　　圖3-1</

20、b></p><p><b>　　四、本設(shè)計改進(jìn)建議</b></p><p>　　1、應(yīng)選用石英晶體振蕩器，為了簡化電路分頻選用CD4040。</p><p>　　2、本設(shè)計校時電路是將各個位上的使能端引出接一個單刀雙擲開關(guān)，一端（1端）接低位的進(jìn)位信號，另一端（2端）接校時電路。校正某位上的時間時，可以將相應(yīng)位的開關(guān)接到2端，通過撥動校

21、時電路就能實(shí)現(xiàn)校時功能。</p><p><b>　　3、沒有校時電路。</b></p><p><b>　　五、感想</b></p><p>　　布局設(shè)計：要先根據(jù)主體電路圖和擴(kuò)展電路圖想象各個元件的分布位置，哪塊電路板該放哪些元件，如何最大限度利用電路板的空間，怎么樣才能使走線明朗、簡潔。</p><

22、;p>　　布線工藝：一開始看到電線像蜘蛛網(wǎng)一樣，密密麻麻的，非常難看懂和檢查，后來看了預(yù)先設(shè)計的線路，而且用各種顏色的導(dǎo)線區(qū)分，顯得明朗清晰。</p><p>　　課題核心及使用價值：該課題用一個生活中的實(shí)力展示了振蕩電路、計數(shù)電路、譯碼電路的作用與銜接過程，揭示了電子鐘內(nèi)部電路圖及其各部分的作用。我們通過此課題，結(jié)合上學(xué)期學(xué)習(xí)的模擬電子、數(shù)字電子技術(shù)的理論課知識，可以系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電子設(shè)計與測試的流程、方法、

23、原理，為我們以后設(shè)計更加專業(yè)、復(fù)雜的集成電路打下雄厚的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　六、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩白、華成英主編：《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》 [ M ] .（ 第四版 ）.北京：高等教育出版社,2006.5（2009重?。?lt;/p><p>　　[2]華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編

24、，康華光主編：《電子 基礎(chǔ)——數(shù)字部分》 [M] . （第四版）. 北京:高等教育出版社，1988年</p><p>　　[3] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，閻 石主編：《 數(shù)學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ) 》 [M] . ( 第五版 ).北京：高等教育出版社，2006.5（2008年重?。?lt;/p><p>　　[4]遼寧工程技術(shù)大學(xué)電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心組編，馬玉芳、樸忠學(xué)、張國軍主編：《 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)