數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)----盲人報(bào)時(shí)器

1、<p><b>　　盲人報(bào)時(shí)鐘1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1</p><p>　　1.3 盲人報(bào)時(shí)鐘原理框圖1</p><p>　　1.4 工作模塊及功能2</p><p>　　1.4.1 振蕩器原理2</

2、p><p>　　1.4.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路2</p><p>　　1.4.3譯碼驅(qū)動(dòng)電路2</p><p>　　1.4.4數(shù)碼管2</p><p>　　1.5各單元模塊設(shè)計(jì)和分析2</p><p>　　1.5.1振蕩器電路3</p><p>　　1.5.2時(shí)間計(jì)數(shù)單元3</p>

3、<p>　　1.5.3譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元6</p><p>　　1.5.4校時(shí)電源電路7</p><p>　　1.5.5報(bào)時(shí)與報(bào)分電路8</p><p>　　1.6總電路圖11</p><p>　　1.7元器件清單12</p><p><b>　　1.8 總結(jié)12</b>

4、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：14</b></p><p><b>　　盲人報(bào)時(shí)鐘</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1.進(jìn)一步掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。</p><p>　　2.進(jìn)一步熟悉集

5、成電路的引腳安排。</p><p>　　3.進(jìn)一步掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法和和計(jì)數(shù)器相互級聯(lián)的方法。</p><p>　　4.進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和數(shù)字系統(tǒng)功能的測試方法。</p><p>　　5.進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)的制作和布線方法。</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</b></p><p

6、>　　1.具有時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能（小時(shí)1~12），要求用數(shù)碼管顯示。 </p><p>　　2.具有手動(dòng)校時(shí)、校分功能。 </p><p>　　3.設(shè)有報(bào)時(shí)、報(bào)分開關(guān)。當(dāng)按報(bào)時(shí)開關(guān)時(shí)，能以聲響數(shù)目告訴盲人。當(dāng)按報(bào)分開關(guān)時(shí)，同樣能以聲響數(shù)目告訴盲人，但每響一下代表十分鐘（報(bào)時(shí)與報(bào)分的聲響的頻率應(yīng)不同）。</p><p>　　3 盲人報(bào)時(shí)鐘原理框圖</p&g

7、t;<p>　　圖1 報(bào)時(shí)鐘原理框圖</p><p><b>　　4 工作模塊及功能</b></p><p><b>　　4.1 振蕩器原理</b></p><p>　　振蕩器電路由555定時(shí)器構(gòu)成，提供給數(shù)字鐘一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的1kＨz的脈沖，可以保證數(shù)字鐘的準(zhǔn)確走時(shí)及穩(wěn)定性。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯

8、示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。</p><p>　　4.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器以及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，分別由74LS160構(gòu)成，其中秒個(gè)位、分個(gè)位以及時(shí)個(gè)位為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，秒十位以及分十位為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而時(shí)十位為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這樣就能滿足秒計(jì)數(shù)器及分計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制，而時(shí)計(jì)數(shù)器為十二進(jìn)制。</p&

9、gt;<p><b>　　4.3譯碼驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　譯碼驅(qū)動(dòng)電路目的是將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，即采用74LS48來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，并且可以為數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。</p><p><b>　　4.4數(shù)碼管　</b></p><p>　　LED顯

10、示器由發(fā)光二極管組成?；虚L條形的發(fā)光管排列成“日”字形，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。通過譯碼器，將計(jì)數(shù)器電路輸出的信號轉(zhuǎn)換為8421BCD碼后，通過發(fā)光二極管顯示當(dāng)前數(shù)字。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。本設(shè)計(jì)采用的為共陰極LED數(shù)碼管。</p><p>　　5各單元模塊設(shè)計(jì)和分析&l

11、t;/p><p>　　主體電路是功能部件或單元電路組成的，在設(shè)計(jì)這些電路及選擇部件時(shí)，應(yīng)盡量選用同類型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或者都用CMOS集成電路。本設(shè)計(jì)采用TTL集成電路。下面介紹各功能部件與單元電路的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　5.1振蕩器電路</b></p><p>　　振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，振蕩器的穩(wěn)定

12、度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度。本設(shè)計(jì)振蕩器電路由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，通過對電阻、電容的調(diào)整，使該多諧振蕩器輸出頻率為1Hz的精確穩(wěn)定信號，為計(jì)數(shù)器單元提供脈沖信號。</p><p><b>　　圖2 振蕩電路</b></p><p><b>　　5.2時(shí)間計(jì)數(shù)單元</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)

13、計(jì)數(shù)器之前，先對74LS160芯片的引腳和功能作一些說明以及有關(guān)連接的知識。</p><p>　　5．2．1 74LS160芯片</p><p>　　74LS160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，直接清零，異步清零端MR非為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。160的預(yù)置是同步的，當(dāng)置入控制器PE非為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3數(shù)據(jù)端P0-P3一致。</p&g

14、t;<p>　　2 74LS160引腳圖</p><p>　　圖3  74LS160D引腳</p><p><b>　　3管腳圖介紹</b></p><p>　　表1 74LS160管腳表</p><p>　　4 74LS160的功能真值表</p><p>　　表2

15、74LS160的功能真值表</p><p><b>　　5模塊組成</b></p><p>　　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。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。本設(shè)計(jì)采用兩片74LS160來產(chǎn)生60進(jìn)制和12進(jìn)制，秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器，本實(shí)

16、驗(yàn)通過與非門74LS00連接來實(shí)現(xiàn) ，秒十位計(jì)數(shù)單元為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器12通過與非門74LS00連接來實(shí)現(xiàn)，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，如圖5所示。時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以在兩塊74LS160構(gòu)成的100進(jìn)制中截取12，就得在12的時(shí)候進(jìn)行置數(shù)。12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖4示。</p><p>　　圖4 &

17、#160;60進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　圖5  12進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　1.5.3譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元</p><p>　　計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用74LS48作為顯示譯碼電路，選用共陰LED數(shù)碼管作為顯示單元電路，如圖

18、6示。</p><p>　　圖6譯碼驅(qū)動(dòng)和顯示電路</p><p>　　1.5.4校時(shí)電源電路</p><p>　　當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。</p><p>

19、　　根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號與校正信號可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖7示為所設(shè)計(jì)的校時(shí)電路。該電路可以使每次按動(dòng)開關(guān)僅產(chǎn)生一個(gè)脈沖輸出，能有效地克服按鈕開關(guān)機(jī)械抖動(dòng)產(chǎn)生的影響。</p><p><b>　　圖8單步脈沖電路</b></p><p>　　1.5.5報(bào)時(shí)與報(bào)分電路</p&g

20、t;<p>　　本設(shè)計(jì)采用74LS192減法計(jì)數(shù)器及74LS161來實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)功能，74LS192輸入端與譯碼器輸出端相連，報(bào)分開關(guān)控制74LS192置數(shù)端，開關(guān)閉合，74LS192對閉合時(shí)刻的初值進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，輸出端通過一個(gè)或門組合連至74LS161的CLR端，使計(jì)數(shù)器減至零時(shí)停止報(bào)時(shí)，保持此時(shí)刻狀態(tài)。由于報(bào)時(shí)部分時(shí)十位也須要報(bào)時(shí)，與報(bào)分部分相比，還需增加一個(gè)74LS192來實(shí)現(xiàn)小時(shí)的十位報(bào)時(shí)。從而滿足當(dāng)按報(bào)時(shí)開關(guān)時(shí)，能以

21、聲響數(shù)目告訴盲人。當(dāng)按報(bào)分開關(guān)時(shí)，同樣能以聲響數(shù)目告訴盲人，但每響一下代表十分鐘。并且通過不同頻率的脈沖發(fā)生器從而使報(bào)時(shí)與報(bào)分的頻率不同。</p><p><b>　　圖8 報(bào)分電路</b></p><p><b>　　圖9 報(bào)時(shí)電路</b></p><p>　　1 74LS192引腳圖</p><p&

22、gt;　　圖10  74LS192引腳圖</p><p>　　2 74LS192的功能表</p><p><b>　　表3 功能表</b></p><p>　　3 74LS161D功能介紹</p><p>　　74LS161是4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，除了有二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)功能外，還具有異步清零、同步并行置數(shù) 、

23、保持等功能。74LS161的邏輯電路圖和引腳排列圖如圖1所示，CR是異步清零端，LD是預(yù)置數(shù)控制端，D0 ，D1，D2，D3是預(yù)置數(shù)據(jù)輸人端，P和T是計(jì)數(shù)使能端，C是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級 聯(lián)提供了方便。</p><p><b>　?。?）異步清零功能</b></p><p>　　當(dāng)CR＝0時(shí)，不管其他輸人端的狀態(tài)如何（包括時(shí)鐘信號CP），4個(gè)觸發(fā)器

24、的輸出全為零。</p><p>　?。?）同步并行預(yù)置數(shù)功能</p><p>　　在CR＝1的條件下，當(dāng)LD＝0且有時(shí)鐘脈沖CP的上升沿作用時(shí)，D3，D2，D1，D0輸入端的數(shù)據(jù)將分別被Q3～Q0所接收。由于置數(shù)操作必須有CP脈沖上升沿相配合，故稱為同步置數(shù)。</p><p><b>　?。?）保持功能</b></p><p

25、>　　在CR=LD＝1的條件下，當(dāng)T＝P＝0時(shí)，不管有無CP脈沖作用，計(jì)數(shù)器都將保持原有狀態(tài)不變（停止計(jì)數(shù)） 。</p><p>　　（4）同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)功能</p><p>　　當(dāng)CR＝LD＝P＝T＝1時(shí)，74LS161處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，電路從0000狀態(tài)開始，連續(xù)輸入16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，電路 將從1111狀態(tài)返回到0000狀態(tài)，狀態(tài)表見表2。</p><p>&

26、lt;b>　?。?）進(jìn)位輸出C</b></p><p>　　當(dāng)計(jì)數(shù)控制端T＝1，且觸發(fā)器全為1時(shí)，進(jìn)位輸出為1，否則為零。</p><p>　　4 74LS161D真值表</p><p><b>　　1.6總電路圖</b></p><p>　　圖11  盲人報(bào)時(shí)鐘總電路圖</p>

27、<p><b>　　1.7元器件清單</b></p><p><b>　　表5 元器件清單</b></p><p><b>　　1.8 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的努力，我終于完成了電子課程設(shè)計(jì)——盲人報(bào)時(shí)鐘。對盲人報(bào)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，我了解了關(guān)于盲人報(bào)時(shí)鐘的原理與設(shè)計(jì)理念。通過

28、這一周不斷的查找資料的過程中讓我接觸了許多可以完成一項(xiàng)功能的電路，而在選擇中我體會(huì)到了數(shù)字電子設(shè)計(jì)的靈活性與技巧性，它要求我們必須具備熟練的專業(yè)知識，同時(shí)讓我積累了很多實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，已初步掌握了數(shù)電的應(yīng)用技術(shù)，以及數(shù)字電路的知識和有關(guān)器件的應(yīng)用。在此次的設(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。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。也是我深刻地體會(huì)到數(shù)字電子技術(shù)對當(dāng)代社

29、會(huì)發(fā)展的重要作用。</p><p>　　經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多東西，如對word、畫圖等軟件有了更進(jìn)一步的了解，學(xué)會(huì)了如何利用網(wǎng)絡(luò)資源,學(xué)會(huì)了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我受益匪淺。我想這些一定能夠?yàn)槲乙院蟮膶W(xué)習(xí)和工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。社會(huì)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐使我認(rèn)識到我現(xiàn)在所學(xué)的知識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在實(shí)際操作應(yīng)用中有些問題還不能解決，所以我要在今后的學(xué)習(xí)中更加努力，學(xué)好自己的專業(yè)知識以充實(shí)自己，來