電子課課程設計--數(shù)字電子鐘的設計與制作

1、<p>　　電子技術課程設計報告</p><p>　　課題名稱：數(shù)字電子鐘的設計與制作</p><p>　　日期：2012年6月3日— 2012年6月6日</p><p>　　數(shù)字電子技術課程設計報告</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種以數(shù)

2、字顯示秒﹑分﹑時﹑日的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準﹑顯示直觀﹑無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。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，我們此次設計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進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用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通

3、過它可以進一步學習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>　　二、設計內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　?。?）設計內(nèi)容</b></p><p>　　由晶振電路產(chǎn)生1HZ標準秒信號；</p><p>　　秒﹑分為00~59六十進制計數(shù)器；</p&

4、gt;<p>　　時為00~23二十四進制計數(shù)器；</p><p>　　周顯示從1~日為七進制計數(shù)器；</p><p>　　可手動校正 能分別進行秒﹑分﹑時﹑日的校正。只要將開關置于手動位置，即可分別對秒﹑分﹑時﹑日進行手動脈沖輸入的調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。</p><p>　　整點報時 整點報時電路要求在每個整點前鳴叫5次低音（500Hz），整

5、點時再鳴叫一次高音(1000Hz)。</p><p><b>　?。?）設計要求</b></p><p>　　畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；</p><p><b>　　元器件及參數(shù)選擇；</b></p><p><b>　　電路仿真與調(diào)試。</b></p>&

6、lt;p>　?。?）制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。</p><p>　?。?）編寫設計報告 寫出設計與制作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。</p><p><b>　　三、原理框圖</b></p><p>　　數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間一致

7、，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘的總體圖如下所示。由圖可見，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校對電路；六十進制秒、分計數(shù)器、二十進制時計數(shù)器及七十進制日計數(shù)器；以及秒、分、時的譯碼顯示部分等。</p><p><b>　　四．單元電路的設計</b></p>

8、;<p><b>　　1 秒脈沖發(fā)生器</b></p><p>　　秒脈沖發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量，通常由石英晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形﹑分頻獲得1Hz的秒脈沖。石英晶體的主頻為32768Hz，通過15次2分頻后即可獲得1Hz的脈沖，電路圖如下： </p><p>　　20pF74L

9、S74</p><p>　　10 Q　1Hz</p><p>　　CD4060Q14 C1</p><p>　　3—20pF 　　　　　　　　　1D</p><p>　　11 R 　　</p

10、><p>　　32768Hz 22MΩ 12 </p><p><b>　　秒脈沖發(fā)生器 　　</b></p><p><b>　　時間計數(shù)器電路</b></p><p>　　由6個74LS90 計數(shù)器組成時分秒的計數(shù)電路，74LS90 是4位二進制同步加計數(shù)器，它的設置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)

11、提供方便。它具有異步清零，同步并行預置數(shù)，保持和計數(shù)的功能。 </p><p><b>　?。ǎ保┟胗嫈?shù)器 </b></p><p>　　秒的個位計數(shù)單元為10進制計數(shù)器，當QDQCQBQA變成1010時，通過與非門把它的清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過1011到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復。秒的十為計數(shù)單元為6進制，當QDQCQBQA變成0101

12、時，通過與非門把它的清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此就是60進制。同時秒十位上的0101時，要把進位信號傳輸給“分”個位的計數(shù)單元。 </p><p><b>　?。?）分計數(shù)器 </b></p><p>　　分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元。 </p&

13、gt;<p><b>　　（3）時計數(shù)器 </b></p><p>　　當“時”十位的QDQCＱBＱA為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進制計數(shù)器，當他的QDQCQBQA到1010時，通過與非門使得個位74LS90上的清零端為0，則計數(shù)器的輸出直接置零，從0000有開始。當十位的QDQCQBQA為0010時，通過與非門使得該74LS90的清零端為0，“時”的十位有

14、重新從0000開始，此時的個位計數(shù)單元變成4進制，即當個位計數(shù)單元的QDQCQBQA為0100時，就要又從0000開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了“時”24進制的計數(shù)</p><p>　　( 4 ) 日計數(shù)器</p><p>　　日計數(shù)器由兩個74LS74，四個TTL 和一個 74LS20 構成，實現(xiàn)了七定制的功能。每個74LS74控制一個輸入，即控制QDQCQBQA中的一個。當從0000到011

15、1 時，顯示是按照74LS74集成們電路的邏輯功能來實現(xiàn)的，當為0111的時候，QCQBQA各為1 1 1 ，他們?nèi)齻€通過74LS74 與非門輸出為0 。再與QD 所控的0 通過 TTL集成門電路輸出了0 ，如此循環(huán)，使得四個TTL 輸出都為 0000。即使得輸出變?yōu)榱恕爸昧恪睜顟B(tài)。從而實現(xiàn)了七禁止循環(huán)。如下圖所示：</p><p>　　3　數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路 </p><p>　

16、　譯碼顯示采用共陽極LED八段數(shù)碼管和譯碼器74SL247組成。</p><p><b>　　4.整點報時電路 </b></p><p>　　電路應在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當時間在59分54秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。 </p><p>　　當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，

17、分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的QC和QA 、個位的QD和QA及秒計數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。 </p><p>　　報時電路由74LS08高音和74LS04低音通過74LS32來構成。 </p><p><b>　　5.鳴叫電路</b></p><p>　　如下圖所示，鳴叫電路由高﹑低兩種頻率信號通過或驅動一個

18、三極管，帶動喇叭鳴叫。1kHz和500Hz從晶振分頻器近似獲得。CD4060分頻器的輸出端Q5的輸出頻率為1024Hz，Q6為512Hz。</p><p><b>　　整點報時電路</b></p><p><b>　　五、元器件 　</b></p><p>　　1．四連面包板1塊 </p><p>

19、<b>　　2．鑷子1把 </b></p><p><b>　　3．剪刀1把 </b></p><p>　　4．共陽八段數(shù)碼管7個 </p><p><b>　　5．硬導線若干 </b></p><p>　　6．74LS90 集成塊6塊 </p><p>

20、;　　7．CD4060集成塊1塊 </p><p>　　8．74LS247集成塊7塊 </p><p>　　9．74LS20 集成塊2塊 </p><p>　　10．74LS00 集成塊1塊 </p><p>　　11．74LS08集成塊2塊 </p><p>　　12．74LS32 集成塊 1塊</p>

21、<p>　　13．74LS04 集成塊 1塊</p><p>　　14 74LS74 集成塊 4塊 </p><p>　　15．32.768k時鐘晶體1個 </p><p>　　16．22pF和20pF可調(diào)電容各一個</p><p>　　17．三極管8050一個</p><p>　　18．300Ω7個

22、 22MΩ一個 1KΩ一個 </p><p><b>　　六、總體電路圖</b></p><p><b>　?。ㄒ娛掷L電路圖紙）</b></p><p>　　七.實驗過程中遇到的問題及解決方法</p><p>　　在連接電路圖的時候常常發(fā)現(xiàn)越到后面連線越來越困難，而且用線量也會增多，給我們帶來

23、很大的麻煩。所以連接一小塊后我們立即停下來，對整體進行布局，元件之間按遠近親疏排好位，充分利用好面包板，連線時盡可能選擇最近路線，拐彎時盡量成直角，這樣不僅節(jié)約導線，還便于檢查線路與修改線路。</p><p>　　在調(diào)試周顯示電路時，接入脈沖發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管并不是七進制，對照參考圖檢查條條線路，原來是Q4那端的1D未接地，調(diào)整后，顯示正常。</p><p><b>　　八.心得體會&l

24、t;/b></p><p>　　通過這次數(shù)字電子鐘的設計與制作，使我受益匪淺。我不僅僅了解了數(shù)字電子鐘的設計與制作過程，而且還明白了凡事都得循序漸進，切忌焦躁，多些耐心與細心，我們才能把事情做好。數(shù)字電子鐘的設計與制作脫離課本卻源于課本，它將理論的知識以現(xiàn)實的感官表現(xiàn)出來，增添了許多樂趣。為我們打開一道敞亮的大門。理論存在于思想，實踐通過現(xiàn)實表現(xiàn)出來，這過程不可能一帆風順，因為多種因素會影響我們的判斷與選擇

25、，最后得到的結果可能與我們所想象的大相徑庭。但是我們一旦打通通往成功的隧道，那種快樂將遠遠超過我們直接從課本上所獲取的。在實踐中我們發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題，解決完問題再提出新的構思并付諸行動。打好理論的基石，勇于去拼搏和挑戰(zhàn)，在實踐中汲取養(yǎng)料，不斷完善自身，多些耐心與細心，再培養(yǎng)一顆恒心，還有什么困難可以難住我們呢？</p><p>　　九．參考資料及文獻 </p><p><b>