數(shù)電課程設(shè)計--數(shù)字鐘的設(shè)計與制作

1、<p>　　題目名稱：數(shù)字鐘的設(shè)計與制作 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級： 電氣N101 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　

2、日 期： 2013/1/1 </p><p>　　電子技術(shù)與數(shù)字邏輯課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　一．設(shè)計分組：</b></p><p><b>　　兩人一組</b></p><p><b>　　二．時間安排：</b><

3、;/p><p><b>　　1周，進度要求如下</b></p><p><b>　　三．設(shè)計要求</b></p><p>　　對本次課程設(shè)計題目-----數(shù)字鐘的設(shè)計與制作</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計指標：</b></p><p>　　1.顯示時

4、、分、秒。.采用24小時制。</p><p>　　2.具有校時功能，可以對小時和分單獨校時，對分校時的時候，停止分向小時進位。校時時鐘源可以手動輸入或借用電路中的時鐘。</p><p>　　3.為了保證計時準確、穩(wěn)定，由晶體振蕩器提供標準時間的基準信號。</p><p><b>　?。ǘ┚唧w要求：</b></p><p&g

5、t;　　1.畫出總體設(shè)計框圖，以說明數(shù)字鐘由哪些相對獨立的功能模塊組成，標出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。</p><p>　　2.設(shè)計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。</p><p>　　3.選擇合適的元器件，設(shè)計、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在確保電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的測試和故障排除。在線路板上接線驗證、

6、調(diào)試各個功能模塊的電路。</p><p>　　4.在驗證各個功能模塊基礎(chǔ)上，對整個電路的元器件和布線，進行合理布局，進行整個數(shù)字鐘電路的接線調(diào)試。</p><p><b>　?。ㄈ┲谱饕螅?lt;/b></p><p>　　自行裝配、接線和調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)分析問題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問題包括元器件和電路

7、板故障引起的問題。</p><p>　?。ㄋ模嶒瀮x器、工具：</p><p>　　1. 共陰八段數(shù)碼管/計數(shù)器/譯碼驅(qū)動集成電路。</p><p>　　2. 導(dǎo)線/電阻/電容/石英晶體等</p><p><b>　　四．設(shè)計流程：</b></p><p>　　1．布置任務(wù)及查資料。</p&

8、gt;<p>　　2．初步確定設(shè)計方案并進行必要計算，畫出總體設(shè)計框圖。</p><p>　　3．標出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑等，畫出總體原理圖，芯片連接總圖。</p><p>　　數(shù)字系統(tǒng)的制作與調(diào)試后，功能驗證。</p><p>　　編寫設(shè)計說明書，答辯。</p><p><b>　　五．設(shè)計論文要求

9、：</b></p><p>　　格式要求：（見附錄）</p><p><b>　?。ǘ﹥?nèi)容要求：</b></p><p>　?、?說明設(shè)計題目。 </p><p><b>　　② 設(shè)計指標要求。</b></p><p>　　③ 畫出設(shè)計的原理框圖，并要求說明該框

10、圖的工作過程及每個模塊的功能。 </p><p>　?、?畫出各功能模塊的電路圖，加上原理說明（如10進制到6進制轉(zhuǎn)換的原理，個位到十位的進位信號選擇和變換等）。</p><p>　?、莓嫵隹偛季纸泳€圖（集成塊按實際布局位置畫，關(guān)鍵的連接單獨應(yīng)畫出，計數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線可以簡化畫法，但集成塊的引腳須按實際位置畫，并注明名稱。）</p><p&g

11、t;　?、廾枋鲈O(shè)計制作的數(shù)字鐘及其運行結(jié)果。</p><p>　?、呖偨Y(jié)：設(shè)計過程中遇到的問題及解決辦法；課程設(shè)計中的心得體會；對課程設(shè)計內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議。</p><p><b>　　⑧元器件清單。</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的

12、主題是數(shù)字電子鐘。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、顯示器、整點報時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，這里用多諧振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(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進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”。“時計數(shù)器”采用24

13、進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位LED七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　綜述………………………………………………………………………1</p

14、><p>　　1、方案設(shè)計與選擇……………………………………………………1</p><p>　　2、原理設(shè)計和功能描述………………………………………………2</p><p>　　2.1數(shù)字計時器的設(shè)計思想……………………………………………2</p><p>　　2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖……………………………………………2</p>

15、<p>　　2.3單元電路的設(shè)計……………………………………………………3</p><p>　　2.3.1振蕩器電路………………………………………………………3</p><p>　　2.3.2時間計數(shù)器電路…………………………………………………3</p><p>　　2.3.3數(shù)碼管……………………………………………………………4</p>&

16、lt;p>　　2.3.4校時控制電路……………………………………………………4</p><p>　　2.3.5數(shù)字電子鐘原理效果圖…………………………………………5</p><p>　　2.4元器件清單…………………………………………………………6</p><p>　　3、數(shù)字電子鐘仿真效果圖……………………………………………6</p><

17、p>　　4、總結(jié)與體會…………………………………………………………7</p><p>　　5、參考文獻……………………………………………………………7</p><p><b>　　綜述</b></p><p>　　隨著科技的快速發(fā)展，數(shù)字電子鐘在實際生活中的應(yīng)用越來越廣泛，小到普通的電子表，大到航天器等高科技電子產(chǎn)品中的計時設(shè)備。數(shù)字鐘是

18、一個將“時”，“分”,“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應(yīng)有整點報時附加功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、報時電路和振蕩器組成。作為自動化的一名學(xué)生掌握并能夠獨立自主設(shè)計一個數(shù)字電子鐘是必要和必須的，既可以加深對課本上理論知識的理解又能鍛煉自己的思考和解決問題的能力。于是，在老師和學(xué)校的號召下，經(jīng)過查閱許多相關(guān)書籍和瀏覽許多網(wǎng)絡(luò)資

19、源，我做了這款簡單數(shù)字電子鐘的設(shè)計。</p><p><b>　　1方案設(shè)計與選擇</b></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)的部分方案。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　脈沖信號源的選擇。用模電課程設(shè)計做

20、的方波發(fā)生器，信號發(fā)生器，脈沖芯片等方式都可以作為脈沖信號源，在此我選擇的是方波發(fā)生器，主要考慮的是它的易于制作和很好的穩(wěn)定性，更重要的是不用分頻，。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　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，74LS160和 74LS161, 74LS190和74LS191等等都可以，考慮到其簡單易用和作為課

21、本上重點內(nèi)容在此我們選擇的是74LS161。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　譯碼顯示器的選擇。DCD_HEX或7448加上SEVEN_SEG_COM_K等也是多種方案。這里我選擇的是DCD_HEX。</p><p>　　2 原理設(shè)計和功能描述</p><p>　　2.1數(shù)字計時器的設(shè)

22、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)定的標準時間脈沖信號。使用方波發(fā)生器，頻率就能達到1Hz，無需再使用分頻器。經(jīng)過方波發(fā)生器輸出的秒脈沖信號到計數(shù)器中進行計數(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進制，24進制計數(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。

23、</p><p>　　2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　2.3單元電路的設(shè)計</p><p>　　2.3.1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。這里我用方波發(fā)生器制作了一個

24、振蕩器。</p><p>　　其中Cf=1uf, Rf=1kΩ, R1=R2=1kΩ,則F=0.002/[2Rf*Cf *Ln(1+2R1/R1 )]≈1Hz</p><p><b>　　如圖：</b></p><p><b>　　圖2-3-1</b></p><p>　　2.3.2時間計數(shù)器電路&

25、lt;/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進制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器，其原理圖如下：</p><p><b>　　圖2-3-2</b></p><p><b>　　2.3.3數(shù)碼管</b&g

26、t;</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2-3-3</b></p><p>　　2.3.4 校時控制電路</p><p>　　在剛接通電源或者時鐘走時出現(xiàn)

27、誤差時，則需要進行時間的校準。調(diào)節(jié)開關(guān)J2,J3分別對時、分單獨計數(shù)，計數(shù)脈沖由單次脈沖或聯(lián)系脈沖輸入。校時電路由兩個方波發(fā)生器和二個開關(guān)組成，實現(xiàn)時、分的校準。</p><p><b>　　圖2-3-4</b></p><p>　　2.3.5數(shù)字電子鐘原理效果圖</p><p><b>　　圖2-3-5</b></

28、p><p><b>　　2.4元器件清單</b></p><p><b>　　表2-4</b></p><p><b>　　3、數(shù)字電子鐘仿真</b></p><p>　　下圖為仿真結(jié)果，仿真開始時，方波發(fā)生器產(chǎn)生1Hz的脈沖信號。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

29、管上。當(dāng)秒計數(shù)器達到59秒，然后來一個脈沖信號使分計數(shù)器進位，當(dāng)分計數(shù)器達到59分，然后再來一個脈沖信號使時計數(shù)器進位，當(dāng)時計數(shù)器達到24時，清零。下面為其中的一張仿真圖。</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　課程設(shè)計體會</b></p><p>　　我很喜歡模電數(shù)電，因為感覺這些東西

30、很絞腦汁兒、很好玩，總想著什么時候能用這些知識做點什么東西出來。當(dāng)剛拿到題目時很興奮，心想總算有機會做點東西出來了?？墒钱?dāng)真正開始做的時候卻發(fā)現(xiàn)不知從何下手，不能很好將書上所學(xué)連貫起來……</p><p>　　也就是從這時我才真正的明白理論知識學(xué)得好，或者說是應(yīng)試能力練得好與真正的能力是有差距的。這次課程設(shè)計一路走來讓我學(xué)了好多東西。</p><p>　　首先，我想最重要的就是讓我明白了理

31、論和實踐的關(guān)系。</p><p>　　二、學(xué)會了如何使用Multisim軟件。</p><p>　　三、記住了很多元件的標準的名稱。</p><p>　　四、在實踐中了解了多種元件的功能和參數(shù)。</p><p>　　五、從仿真實踐中不僅學(xué)會了如何去分析問題和解決問題，也體會到了成功的喜悅和失敗的憂郁。</p><p>

32、　　六、提高了自己的讀圖和分析圖還有設(shè)計圖的能力。</p><p>　　總之，這次課程設(shè)計讓我學(xué)到了好多東西，這種課程設(shè)計對一個大學(xué)生是非常重要的，建議學(xué)校應(yīng)該多多舉辦類似的學(xué)習(xí)活動。</p><p><b>　　參考文獻</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 ] .（

33、 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，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?。?l