數(shù)字電路電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字電路電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)</p><p>　　整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。 其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路</p><

2、;p>　　方案論證：方案一數(shù)字電子鐘由信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路等組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p&

3、gt;<p>　　方案二秒、分計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，小時(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)這兩種模數(shù)的計(jì)數(shù)器采用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易懂，比較好調(diào)試。</p><p>　　1 設(shè)計(jì)原理數(shù)字電子鐘由信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路等組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，

4、一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)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，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天24h的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)六位LED顯示器顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

5、是根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路是來(lái)對(duì)“時(shí)、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。其數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖如下:</p><p>　　圖 1 數(shù) 字 電 子 鐘 系 統(tǒng) 框 圖</p><p>　　4 詳細(xì)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)步驟</p><p>　　4.1 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　秒脈沖信號(hào)發(fā)生器是數(shù)

6、字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)。</p><p>　　振蕩器: 通常用555定時(shí)器與RC構(gòu)成的多諧振蕩器，經(jīng)過(guò)調(diào)整輸出1000Hz脈沖。</p><p>　　分頻器: 分頻器功能主要有兩個(gè)，一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，一是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)，選用三片74LS90進(jìn)行級(jí)聯(lián)，因?yàn)槊科瑸?/10分頻器，三片級(jí)聯(lián)好獲得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈

7、沖。其電路圖如下：</p><p>　　圖2 秒 脈 沖 信 號(hào) 發(fā) 生 器</p><p>　　4.2 秒、分、時(shí)計(jì)時(shí)器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　秒、分計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，小時(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)這兩種模數(shù)的計(jì)數(shù)器采用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成。</p><p>　　60進(jìn)制計(jì)數(shù)器：由74LS90構(gòu)成的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器

8、，將一片74LS90設(shè)計(jì)成10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，另一片設(shè)置6進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。兩片74LS90按反饋清零法串接而成。秒計(jì)數(shù)器的十位和個(gè)位，輸出脈沖除用作自身清零外，同時(shí)還作為分計(jì)數(shù)器的輸入脈沖CP1。下圖電路即可作為秒計(jì)數(shù)器，也可作為分計(jì)數(shù)器。</p><p>　　24進(jìn)制計(jì)數(shù)器：由74LS90構(gòu)成的二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將一片74LS90設(shè)計(jì)成4進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，另一片設(shè)置2進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。即個(gè)位計(jì)數(shù)狀態(tài)為Qd Qc Qb

9、 Qa = 0100十位計(jì)數(shù)狀態(tài)為Qd Qc Qb Qa = 0010時(shí)，要求計(jì)數(shù)器歸零。通過(guò)把個(gè)位Qc、十位Qb相與后的信號(hào)送到個(gè)位、十位計(jì)數(shù)器的清零端，使計(jì)數(shù)器清零，從而構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路圖如下:</p><p>　　圖3 60 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器</p><p>　　圖4 24 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器</p><p>　　4.3 譯碼顯示電路</p

10、><p>　　譯碼電路的功能是將秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用與驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器的每位輸出分別送到相應(yīng)七段譯嗎管的輸入端，便可以進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。在譯碼管輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)電阻R作為限流電阻。</p><p>　　圖5

11、 譯碼顯示電路</p><p><b>　　5 校時(shí)電路</b></p><p>　　校時(shí)電路是數(shù)字鐘不可缺少的部分，每當(dāng)數(shù)字鐘與實(shí)際時(shí)間不符時(shí)，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行校時(shí)。K1、K2分別是時(shí)校正、分校正開(kāi)關(guān)。不校正時(shí)，K1、K2開(kāi)關(guān)是閉和的。當(dāng)校正時(shí)位時(shí)，需要把K1開(kāi)關(guān)打開(kāi)，然后用手撥動(dòng)K3開(kāi)關(guān)，來(lái)回?fù)軇?dòng)一次，就能使時(shí)位增加1，根據(jù)需要去撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的次數(shù)，校正完畢后把

12、K1開(kāi)關(guān)閉上。校正分位時(shí)和校正時(shí)位的方法一樣。其電路圖如下:</p><p>　　圖6 校 正 電 路</p><p><b>　　7 課程設(shè)計(jì)原理圖</b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　8 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析</b></p>

13、<p>　　整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。 其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。</p><p>　　把顯示器與CD4511相連，第一次接時(shí)，數(shù)碼管完

14、全沒(méi)有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是無(wú)法正確顯示數(shù)字，用萬(wàn)用表檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的一件事。</p><p>　　六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒(méi)有什么大的問(wèn)題，只是芯片引腳的老問(wèn)題，只要重新插過(guò)芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時(shí)，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，顯示器上的數(shù)字總是100進(jìn)制的，而不是六十進(jìn)制，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)無(wú)論是線路的連通還是芯片的接觸都沒(méi)有問(wèn)

15、題。最后，在重對(duì)連線時(shí)發(fā)現(xiàn)是線路接錯(cuò)引腳造成的，改過(guò)之后，顯示就正常了。</p><p>　　因上面程因引腳接錯(cuò)而造成錯(cuò)誤，所以校正電路是完全按照仿真圖所連的，在測(cè)試時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行時(shí)校時(shí)時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)電路的秒電路開(kāi)始亂跳出錯(cuò)。因此，電路一定是有地方出錯(cuò)了，在反復(fù)對(duì)照后，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵诮尤胄Ｕ娐窌r(shí)忘了把秒十位和分個(gè)位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時(shí)一定要注意把不要的多余的線拿掉&

16、lt;/p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，雖然遇到了一些問(wèn)題，可是經(jīng)過(guò)我們的努力都一一解決了，總的來(lái)說(shuō)，整個(gè)設(shè)計(jì)還是比較成功的，實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘模塊、鬧鐘模塊、顯示模塊以及控制模塊的相互聯(lián)接。</p><p><b>　　9 心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次數(shù)字鐘的課程設(shè)計(jì)與制作，讓我知道設(shè)計(jì)電路的一些程序，也讓我初步了解了關(guān)于數(shù)字鐘的一

17、般原理與設(shè)計(jì)理念，加深了對(duì)各種芯片邏輯功能的了解，更重要的是掌握了許多實(shí)際操作技能。由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)序電路，通過(guò)它也讓我進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握了各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。這次課程設(shè)計(jì)時(shí)間只有五天，而安排在前期原理圖設(shè)計(jì)上的時(shí)間就用了兩天，占總時(shí)間的40%，可見(jiàn)前期準(zhǔn)備的重要性，前期的準(zhǔn)備充分與否，直接關(guān)系到設(shè)計(jì)的成敗。當(dāng)我得知這次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是數(shù)字鐘之后，馬上就去圖書(shū)館查找相關(guān)資料，先對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)有個(gè)總體的

18、把握，順利畫(huà)出了它的總體設(shè)計(jì)框圖。接下來(lái)就是對(duì)組成數(shù)字鐘的各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)了，這一步是本次設(shè)計(jì)的重中之重，它需要考慮很多東西，像選擇什么樣的芯片，多大的電阻、電容等等。經(jīng)過(guò)上網(wǎng)查找和與同學(xué)討論確定了各個(gè)模塊的電路，一個(gè)完整的數(shù)字鐘的電路圖已經(jīng)形成。</p><p>　　設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)老師肯定之后就是數(shù)字鐘的制作與調(diào)試了，它占了總時(shí)間的一半，這是一個(gè)難點(diǎn)也是重點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中吸取了許多教訓(xùn)，我在接下了的制作過(guò)程中就

19、顯得異常輕松，比較快的完成了這次任務(wù)。這就是好事多磨吧！</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手設(shè)計(jì)操作才會(huì)有深刻理解和達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M] ；高等教育出版社，

20、1996-02</p><p>　　[2].余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M] ；高等教育出版社，2008-03</p><p>　　[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[J]； 高等教育出版社，1999-06</p><p>　　[4]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第二版[J]； 北京高等教育出版社，2001-01</p><p>　　[5]陳

21、永.555集成電路應(yīng)用[J]； 電子工業(yè)出版社，2003-05</p><p>　　[6]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第5版)[M]；高等教育出版社，2002-03</p><p>　　[7]郝鴻安.555集成電路使用電路集[M]；上?？茖W(xué)普及出版社，2005-06</p><p>　　[8]孫余凱,吳鳴山,項(xiàng)綺明.555時(shí)基電路識(shí)圖[J]；電子工業(yè)出板社，2003-0

22、3</p><p>　　[9]盧結(jié)成.電子電路實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用課題設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2007-09</p><p>　　[10]魏紹亮,陳新華. 電子技術(shù)實(shí)踐[M]；機(jī)械工業(yè)出版社，1999-03</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此次設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)老師給了我很大的幫助，在我