電子課課程設(shè)計(jì)電子鐘

1、南航數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作學(xué) 年： 06 學(xué)年 學(xué) 期：第二學(xué)期專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化班 級(jí)： 0504107學(xué)號(hào)姓名 ： 李曉云吉晶晶時(shí) 間： 2006 年 6 月 30 日 2006 年 7 月 3 日數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的 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，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到 了廣泛的使用。 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(shí)序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作 數(shù)字鐘 . 而且通過(guò)數(shù)

2、字鐘的制作進(jìn)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(shí)用方法 .且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路. 通過(guò)它可以進(jìn)步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）設(shè)計(jì)指標(biāo) 由晶振電路產(chǎn)生 1HZ 標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)； 分、秒為 0059 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 時(shí)為 0023 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 周顯示從 1日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間； 整點(diǎn)具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前鳴叫五次低音（500HZ ,整點(diǎn)時(shí)再鳴叫一次高音（ 1000HZ）。（ 2 ）設(shè)計(jì)要求 畫(huà)出電路原理圖（或仿真電路圖） ； 元器件及參數(shù)

3、選擇； 電路仿真與調(diào)試。（ 3）制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。（ 4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告 寫(xiě)出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得 體會(huì)。三、原理框圖數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu) 成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘的總體圖如圖（ 1）所示。由圖（ 1）可見(jiàn)，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(duì)電路；六十進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器、二十進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器及七十進(jìn)制日計(jì)數(shù)器；以及秒、分

4、、時(shí)的譯碼顯示部分等。晶體振JHZ分頻器四. 主要部分的實(shí)現(xiàn)方案i 秒脈沖電路由晶振32768Hz經(jīng)CD4060分頻為2Hz,再經(jīng)過(guò)74LS74 次分頻，即得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，提供給時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖。如圖示:1Hz74LS74Q C120pFCD4060101D320pF11 R32768Hz 22M Q 12秒脈沖發(fā)生器2 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路由6個(gè) 74LS90 計(jì)數(shù)器組成時(shí)分秒的計(jì)數(shù)電路， 74LS90 是4位二進(jìn)制同步加計(jì) 數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供方便。它具有異步清零，同步并行預(yù) 置數(shù)，保持和計(jì)數(shù)的功能。(1)秒計(jì)數(shù)器秒的個(gè)位計(jì)數(shù)單元為 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng) QDQCQBQA 變

5、成 1010 時(shí)，通過(guò)與非門把 它的清零端變成 0，計(jì)數(shù)器的輸出被置零，跳過(guò) 1011到 1111的狀態(tài)，又從 0000開(kāi) 始，如此重復(fù)。秒的十為計(jì)數(shù)單元為 6進(jìn)制，當(dāng)QDQCCBQA變成0101時(shí)，通過(guò)與非門 把它的清零端變成 0，計(jì)數(shù)器的輸出被置零，跳過(guò) 0110到 1111 的狀態(tài)，又從 0000 開(kāi)始，如此就是 60 進(jìn)制。同時(shí)秒十位上的 0101 時(shí)，要把進(jìn)位信號(hào)傳輸給“分”個(gè) 位的計(jì)數(shù)單元。( 2)分計(jì)數(shù)器分的個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進(jìn)位信號(hào)傳 輸給時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元。( 3)時(shí)計(jì)數(shù)器當(dāng)“時(shí)”十位的QDCCQbQ a為0000或0001時(shí)，“時(shí)”的個(gè)位計(jì)

6、數(shù)單元是十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器，當(dāng)他的CDCCCBCA到1010時(shí)，通過(guò)與非門使得個(gè)位 74LS90上的清零端為0, 則計(jì)數(shù)器的輸出直接置零，從 0000有幵始。當(dāng)十位的CDCCCBCA為0010時(shí)，通過(guò)與 非門使得該74LS90的清零端為0, “時(shí)”的十位有重新從0000幵始，此時(shí)的個(gè)位計(jì) 數(shù)單元變成4進(jìn)制，即當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的 CDCCCBCA為0100時(shí)，就要又從0000幵始計(jì)數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了“時(shí)” 24進(jìn)制的計(jì)數(shù)(4 )日計(jì)數(shù)器日計(jì)數(shù)器由兩個(gè) 74LS74,四個(gè)TTL和一個(gè)74LS20構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了七定制的功能。每個(gè)74LS74控制一個(gè)輸入，即控制 QDQCCBQA中的一個(gè)。當(dāng)從 0000到011

7、1時(shí)， 顯示是按照74LS74集成們電路的邏輯功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)為 0111的時(shí)候，CCCBCA各為1 1 1，他們?nèi)齻€(gè)通過(guò)74LS74與非門輸出為0。再與CD所控的0通過(guò)TTL集成門電路輸出了 0，如此循環(huán)，使得四個(gè) 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(shí)現(xiàn)了七禁止循環(huán)。如下圖所示：C4 Q 3 Q 2 Q 1顯示1 0 0 0日0 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 063數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路譯碼顯示采用共陽(yáng)極 LED八段數(shù)碼管和譯碼器74SL247組成。4.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)幵始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)

8、時(shí)間在59分54秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不 變，分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的 CC和Q、個(gè)位的CD和Q及秒計(jì)數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)報(bào)時(shí)電路由74LS08高音和74LS04低音通過(guò)74LS32來(lái)構(gòu)成五、元器件1四連面包板 1 塊2鑷子 1 把3剪刀 1 把4共陽(yáng)八段數(shù)碼管 7 個(gè)5硬導(dǎo)線若干6 74LS90 集成塊 6 塊7. CD4060集成塊 1 塊& 74LS247集成塊7塊9. 74LS20 集成塊 1 塊10. 74LS00 集成塊 1 塊11 . 74LS0

9、8 集成塊 2 塊12. 74LS32 集成塊 1 塊13. 74LS04 集成塊 1 塊14 74LS74 集成塊 4 塊15. 32.768k 時(shí)鐘晶體 1 個(gè)16. 22pF 和 20pF 可調(diào)電容各一個(gè)17. 三極管 8050 一個(gè)18. 300Q 7 個(gè) 22M Q個(gè) 1K Q個(gè) 10K Q個(gè)六、總體電路圖數(shù)字鐘電路圖七. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法在寢室我們有變壓器，所以數(shù)字顯示部分我們是在寢室調(diào)試的。調(diào)試過(guò)程中秒 的顯示中十進(jìn)制沒(méi)有問(wèn)題，但是不進(jìn)位，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)是進(jìn)位線連錯(cuò)了。依次向分 顯示排查，發(fā)現(xiàn)分顯示也不正常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們是在分顯示的一個(gè) 74LS90 下面沒(méi) 有接電源

10、，連上電源后發(fā)現(xiàn)分顯示正常。在日顯示部分發(fā)現(xiàn) 74LS20 的一個(gè)輸出線 應(yīng)該是接 74LS74 的非 S 端，我們接錯(cuò)了，改了之后顯示部分幾乎就沒(méi)有什么問(wèn)題 了。蜂鳴器的調(diào)試部分是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，我們接上后就正常鳴叫了，沒(méi)有需要多 進(jìn)行調(diào)試。主要是我們?cè)谶B這一部分時(shí)，一起對(duì)著邏輯電路參考圖以及集成電路引 出端功能圖，一根線一根線的檢查，每連接完一根線就在參考圖上標(biāo)記一個(gè)，這樣 比較容易發(fā)現(xiàn)是否漏連了線，所以這部分在調(diào)試的時(shí)候沒(méi)出現(xiàn)什么問(wèn)題。八. 心得體會(huì)通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解 了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要對(duì)著一個(gè)參考電路圖才可以 連接的。但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣，因?yàn)樵趯?shí)際接線中有著各種 各樣的條件制約著， 所以要合理布局這樣連出來(lái)的成品才比較美觀。 通過(guò)這次學(xué)習(xí)， 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)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。在這次實(shí)驗(yàn)連接中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極大的 問(wèn)題，那就是在電路連接過(guò)程中一定要細(xì)心，耐心。這兩點(diǎn)是至關(guān)重要的。在連接 電路