電子電路課程設計數(shù)字電子時鐘顯示系統(tǒng)

1、實驗課題：數(shù)字電子時鐘顯示系統(tǒng)實驗目的：通過時鐘電子時鐘系統(tǒng)的設計和仿真，要掌握電子仿真軟件的使用，同時熟悉組合邏輯芯片（74ls48,74ls191,74ls92,74ls90，74ls00，555定時器等）的結構及各引腳的功能作用，掌握芯片的功能使用；同時讓我們初步了解數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的大概流程。實驗內(nèi)容：1. 畫出并熟悉數(shù)字鐘的主體電路邏輯圖，（實驗過程中電路圖指導老師已給出）2. 查閱資料搜集各芯片的引腳結構及功能，關鍵步驟，為下面的接線做準備3. 在仿真軟件上連線仿真并調(diào)試，及時發(fā)現(xiàn)問題實驗儀器：七段譯碼器（bs202）芯片74ls48 74ls191 74ls92 74ls90 7

2、4ls00 555定時器，電容，導線等實驗原理：數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路等組成。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，一般用555構成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”，該計數(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。“分計數(shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計數(shù)器，可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯示電路將“時、分、秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過六位led顯

3、示器顯示出來。整點報時電路是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整。整體電路圖如下：1. 秒脈沖信號發(fā)生器秒脈沖信號發(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)字鐘的質量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號。1) 振蕩器: 通常用555定時器與rc構成的多諧振蕩器，經(jīng)過調(diào)整輸出1000hz脈沖。2) 分頻器: 分頻器功能主要有兩個，一是產(chǎn)生標準秒脈沖信號，一是提供功能擴展電路所需的信號，選用三片74ls90進行級聯(lián)，因為每片為1/10分頻器，三片級聯(lián)好獲得1hz標準秒脈沖。其電路圖如下：2. 秒、分、時計

4、時器電路設計秒、分計數(shù)器為60進制計數(shù)器，小時計數(shù)器為24進制計數(shù)器。實現(xiàn)這兩種模數(shù)的計數(shù)器采用中規(guī)模集成計數(shù)器74ls90構成。1) 60進制計數(shù)器由74ls90構成的60進制計數(shù)器，將一片74ls90設計成10進制加法計數(shù)器，另一片設置6進制加法計數(shù)器。兩片74ls90按反饋清零法串接而成。秒計數(shù)器的十位和個位，輸出脈沖除用作自身清零外，同時還作為分計數(shù)器的輸入脈沖cp1。下圖電路即可作為秒計數(shù)器，也可作為分計數(shù)器。2) 24進制計數(shù)器3. 譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將秒、分、時計數(shù)器的輸出代碼進行翻譯，變成相應的數(shù)字。用與驅動led七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74ls48。74ls48是

5、bcd-7段譯碼器/驅動器，輸出高電平有效，專用于驅動led七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將秒、分、時計數(shù)器的每位輸出分別送到相應七段譯嗎管的輸入端，便可以進行不同數(shù)字的顯示。如下圖（電阻可要可不要，僅僅起限流保護作用）4. 校時電路校時電路是數(shù)字鐘不可缺少的部分，每當數(shù)字鐘與實際時間不符時，需要根據(jù)標準時間進行校時。k1、k2分別是時校正、分校正開關。不校正時，k1、k2開關是閉和的。當校正時位時，需要把k1開關打開，然后用手撥動k3開關，來回撥動一次，就能使時位增加1，根據(jù)需要去撥動開關的次數(shù)，校正完畢后把k1開關閉上。校正分位時和校正時位的方法一樣。其電路圖如下:實驗心得： 由于是第一次接觸課

6、程設計，所以在設計過程中遇到了很多麻煩，但比較喜歡這種學習模式，和實際接觸比較緊。在這次數(shù)字鐘的設計中有很多收獲，加深了對數(shù)字電路的理解和應用。我自己在做實驗過程中，感覺最大的困難是，各芯片的引腳功能。因為芯片呈現(xiàn)出的只有幾個引腳，必須對照引腳功能表才能獲知每個引腳的功能。在此過程中我們通過查閱書籍及上網(wǎng)才把相關的知識整理出來。本次試驗中用到的90和555芯片我印象最深了，充分了解其功能應用，如下： 集成異步十進制計數(shù)器74ls90集成異步十進制計數(shù)器74ls90它是二-五-十進制計數(shù)器，若將qa與ckb相連從cka輸入計數(shù)脈沖其輸出qd、qc、qb、qa便成為8421碼十進制計數(shù)器；若將qd

7、與cka相連，從ckb輸入計數(shù)脈沖其輸出qd、qc、qb、qa便成為5421碼十進制計數(shù)器。74ls90具有異步清零和異步置九功能。當r0全是高電平，r9至少有一個為低電平時，實現(xiàn)異步清零。當r0至少有一個低電平，r9全是高電平時，實現(xiàn)異步置九。當r0、r9為低電平時，實現(xiàn)計數(shù)功能。74ls90的功能表如下：輸入輸出r01 r02 r91 r92qd qc qb qah h l h h ll h h l h hl l l ll l l lh l l hh l l h l l l l l ll l 計數(shù)計數(shù)計數(shù)計數(shù) 555定時器 振蕩器由555定時器構成。在555定時器的外部接適當?shù)碾娮韬碗娙菰?/p>

8、件構成多諧振蕩器，再選擇元件參數(shù)使其發(fā)出標準秒信號。555定時器的功能主要由上、下兩個比較器1、2的工作狀況決定。比較器的參考電壓由分壓器提供,在電源與地端之間加上電壓,且控制端懸空,則上比較器1的反相端“-”加上的參考電壓為2/3,下比較器2的同相端“+”加上的參考電壓為1/3。若觸發(fā)端 的輸入電壓21/3,下比較器2輸出為“1”電平,觸發(fā)器的輸入端接受“1”信號,可使觸發(fā)器輸出端為“1”,從而使整個555電路輸出為“1”;若閾值端的輸入電壓62/3,上比較器1輸出為“1”電平,觸發(fā)器的輸入端接受“1”信號,可使觸發(fā)器輸出端為“0”,從而使整個555電路輸出為“0”。控制電壓端外加電壓可改變兩個比較器的參考電壓,不用時,通常將它通過電容(0.01左右)接地。放電管1的輸出端為集電極開路輸出,其集電極最大電流可達50,因此,具有較大的帶灌電流負載能力。若復位端 加低電平或接地,可使電路強制復位,不管555電路原處于什么狀態(tài),均可使它的輸出為“0”電平