基于單片機(jī)的電子鐘課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　自動化儀表CAD設(shè)計(jì)</p><p>　　題目： 基于單片機(jī)的電子鐘課程設(shè)計(jì) </p><p>　　院（系、部）： 電控學(xué)院 </p><p>　　班 級： 測控06-1班 </p><p>　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)能夠

2、自主地進(jìn)行科技文獻(xiàn)檢索，進(jìn)行調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)行、方案綜合分析與評述等。掌握自動化儀表CAD (Protel等)的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合其他課程相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)一個完整的系統(tǒng)的完整硬件電路（軟件編程不要求），能夠運(yùn)用Protel進(jìn)行系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)等，提高計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用的能力。設(shè)計(jì)計(jì)劃課程設(shè)計(jì)共計(jì)1周內(nèi)完成。具體的安排過程為：第一天：搜集資料，確定研究內(nèi)容；第二天：方案分析、比較；第三天：編程設(shè)計(jì)；第四天：整理圖表；第五天：整理設(shè)計(jì)說

3、明書。設(shè)計(jì)要求1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2、系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)，上機(jī)模擬運(yùn)行。3、撰寫設(shè)計(jì)說明書指 導(dǎo) 教師：王炎教研室主任：劉宏志時 間：2009 年 6 月 20 日</p><p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學(xué)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 成 績 評 定 表</p><p><b>　　摘 要</b&

4、gt;</p><p>　　數(shù)字時鐘實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。它的計(jì)時周期是24小時。數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、時計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)、秒計(jì)數(shù)器，振蕩電路和單詞脈沖產(chǎn)生的電路組成。其中電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計(jì)時系統(tǒng)的精度，一般用多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器” ，“秒計(jì)數(shù)器”采用60機(jī)

5、制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該計(jì)數(shù)器作為“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分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時計(jì)數(shù)器。時計(jì)數(shù)器采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時的計(jì)時。譯碼顯示電路將“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過顯示驅(qū)動電路，七段顯示譯碼器譯碼，再經(jīng)過七位LED七段顯示器顯示出來。</p><p>　　關(guān)鍵詞：計(jì)時裝置 計(jì)時周期 計(jì)

6、數(shù)器 譯碼顯示</p><p><b>　　文 獻(xiàn) 綜 述</b></p><p>　　555定時器是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。</p><p>　　555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制

7、等方面。</p><p>　　555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓

8、大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</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，具有更長的使用壽命，已得到廣泛的使用。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電

9、路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有其特點(diǎn)，其中利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，并便于功能的擴(kuò)展。</p><p><b>　　1 方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p><b>　　1.1 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　方案一：首先構(gòu)成一個CB555定時器產(chǎn)生一秒

10、鐘的振蕩周期，由74LS160采用清零法分別組成六十進(jìn)制的秒計(jì)數(shù)器、六十進(jìn)制分計(jì)數(shù)器、二十四進(jìn)制時計(jì)數(shù)器。使用CB555定時器的輸出作為秒計(jì)數(shù)器的CP脈沖，把秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出作為分計(jì)數(shù)器的CP脈沖，分計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出作為時計(jì)數(shù)器的CP脈沖。使用BS201A數(shù)碼管作為顯示器，74LS48為驅(qū)動器。</p><p>　　方案二：一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器和定時器組成。干電

11、路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、電路組成。</p><p><b>　　1.2 論證</b></p><p>　　通過數(shù)字鐘方框圖可以看出，秒信號發(fā)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計(jì)時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)，在此我們用CB555定時器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)機(jī)”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器

12、，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號作為“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，每累計(jì)60分鐘，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)時器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時的累計(jì)。譯碼顯示電路將將“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位七段顯示器顯示出來。</p><p>　　2 系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)</p><

13、;p>　　2.1 數(shù)字鐘的組成框圖</p><p>　　圖2-1 數(shù)字鐘組成框圖</p><p><b>　　2.2 器件選擇</b></p><p>　　2.2.1 CB555定時器</p><p>　　定時器采用555定時器，它是一種數(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

14、信號的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極性CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似。二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。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分鐘，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)時器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時的累計(jì)。譯碼顯示電路將將“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯

15、示譯碼器譯碼，通過七位七段顯示器顯示出來。</p><p>　　2.2.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160</p><p>　　當(dāng)置數(shù)端為低電平，清零端為高電平時，電路工作在預(yù)置數(shù)狀態(tài)；</p><p>　　當(dāng)置數(shù)端及清零端均為高電平而ER＝0，ET＝1時，電路工作在保持狀態(tài)；</p><p>　　當(dāng)置數(shù)端及清零端為高電平而且ER＝ET＝0時，電

16、路工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)。</p><p>　　3 完整的電路圖及工作原理</p><p><b>　　3.1 完整的電路</b></p><p>　　圖3-1 電路原理圖</p><p><b>　　3.2 工作原理</b></p><p>　　CB555將產(chǎn)生一秒鐘的振蕩周期，把

17、它作為秒計(jì)數(shù)器的CP脈沖，秒計(jì)數(shù)器每累計(jì)60秒將產(chǎn)生一個分脈沖。這個分脈沖作為分計(jì)數(shù)器的CP脈沖，分計(jì)數(shù)器的工作原理與秒計(jì)數(shù)器的工作原理相同。分計(jì)數(shù)器每累計(jì)60分將產(chǎn)生一個分脈沖信號作為時計(jì)數(shù)器的CP脈沖?！皶r計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時器。譯碼顯示電路將將“時” 、“分” 、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位七段顯示器顯示出來。</p><p><b>　　4 附錄</b>

18、</p><p>　　表4-1 所需器件圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于protel99se軟件的實(shí)際電路設(shè)計(jì)，這里主要的圖形是基于這個軟件進(jìn)行繪制和模擬的，需要有一定的軟件基礎(chǔ)，需要有整體把握的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合

19、素質(zhì)得到較大提高。安排課程設(shè)計(jì)的基本目的，在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。</p><p><b>　　心得與體會</b></p><p>　　經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)

20、知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、個生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量。而且，知識必須通過應(yīng)

21、用才能實(shí)現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的

22、艱難和成功時的喜悅。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孫建山.《數(shù)字電子技術(shù)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 </p><p>　　[2]楊愛琴.《數(shù)字電路與邏輯》.北京：科技出版社</p><p>　　[3]郝波.《數(shù)字電路》. 北京：電子工業(yè)出版社</p><p&