數(shù)字計時鐘課程設(shè)計報告

1、數(shù)字計時鐘設(shè)計報告目錄一 設(shè)計任務(wù)和要求(2) 1.1(2) 1.2(2)二 設(shè)計的方案的選擇與論證(3) 2.1(3) 2.2(4) 2.3(4) 2.4(4) 2.5(4)三 電路設(shè)計與分析(6) 3.1(6) 3.2(6) 3.3(9) 3.4(10) 3.5(10)四 總結(jié)及心得(13)五 附錄(14)六 參考文獻(xiàn)(14)一設(shè)計任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計題目：數(shù)字計時鐘的設(shè)計1.2設(shè)計目的和內(nèi)容1.2.1設(shè)計目的學(xué)生通過進(jìn)行查閱資料、方案設(shè)計、單元和系統(tǒng)電路設(shè)計、具體組裝等工作，獨立完成該數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計，提高其獨立分析、獨立解決問題、獨立動手的設(shè)計能力，提高學(xué)生在數(shù)字電路應(yīng)用方面的實

2、踐技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維及綜合運(yùn)用理論知識解決實際問題的能力。1.2.2設(shè)計要求1.設(shè)計具有計時功能的電子數(shù)字鐘，顯示格式為“小時：分鐘：秒”2.具有手動校時功能；3.整點報時功能（可選）4.擬定測試方案和設(shè)計步驟，注意數(shù)字電子鐘有多種設(shè)計方案可選，初學(xué)者避免用專用芯片設(shè)計，建議用門電路、計數(shù)器、和譯碼器來搭建；5.根據(jù)性能要求，選好元器件，設(shè)計電路并畫出電路圖；1.2.3設(shè)計內(nèi)容和步驟1.根據(jù)選題要求，進(jìn)行方案比較，畫出系統(tǒng)框圖，進(jìn)行初步設(shè)計。2.設(shè)計單元電路，計算參數(shù)，選擇元器件。3.畫出系統(tǒng)電路原理圖初稿。4.撰寫課程設(shè)計說明書。二設(shè)計的方案的選擇與論證2.1 設(shè)計總體方案報時數(shù)字鐘電路的

3、設(shè)計總體方案框圖(如圖2.1所示)，由控制電路、兩個60進(jìn)制計數(shù)器、一個12進(jìn)制計數(shù)器、譯碼器、顯示器和蜂鳴器組成。控制電路控制計數(shù)器計時和蜂鳴器報時。計數(shù)器對時、分、秒進(jìn)行計時,當(dāng)計時到11時59分59秒時,來一個計數(shù)脈沖,則計數(shù)器清零，重新開始計時。譯碼器將計數(shù)器輸出的bcd碼計時結(jié)果轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制送到顯示器。顯示器顯示時、分、秒計時結(jié)果。圖 2.1 總體方案框圖2.2 設(shè)計原理報時數(shù)字電子鐘由時鐘發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示器、報時等電路組成。其中時鐘發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，由不同進(jìn)制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。秒信號送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，把累加的結(jié)果以時、分、秒的數(shù)字顯示出來。時

4、顯示由12進(jìn)制計數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成。分、秒顯示分別由60進(jìn)制計數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成?？蛇M(jìn)行整點報時，計時出現(xiàn)誤差時，可以用校時電路校時、校分。2.3 設(shè)計目標(biāo)和方法設(shè)計應(yīng)完成基本的時分秒顯示功能、校時校分功能及整點報時功能。使用ewb軟件作為電子鐘設(shè)計工作平臺，以數(shù)字電路為設(shè)計電子鐘的理論基礎(chǔ)，對整個系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計和功能劃分。 2.4 電子鐘功能分析1.電子鐘基本功能設(shè)計目標(biāo)數(shù)字鐘能進(jìn)行正常的時、分、秒計時,小時計時要求為12進(jìn)制循環(huán),分和秒計時要求為60進(jìn)制循環(huán)。2.電子鐘擴(kuò)展功能設(shè)計目標(biāo)整點報時：要求逢整點報時,在59分59秒即到整點時,揚(yáng)聲器發(fā)出一聲即整點報時。校時：校正時間

5、，能夠通過手動按鍵來調(diào)整時、分顯示，實現(xiàn)校時功能。2.5 總體規(guī)劃數(shù)字電子鐘主干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、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，用方波發(fā)生器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進(jìn)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(jìn)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”?！皶r計數(shù)器”采用12進(jìn)制計時器，可實現(xiàn)12小時的累計。通過六個led顯示器顯示出來。整點報時電路根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出

6、狀態(tài)產(chǎn)生脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路用來對“時”、“分”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。電子鐘系統(tǒng)總體規(guī)劃如圖2.2所示：圖2.2 電子鐘系統(tǒng)總體規(guī)劃三 電路設(shè)計與分析3.1 秒脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1hz的秒脈沖。如晶振為32768 hz，通過15次二分頻后可獲得1hz的脈沖輸出，電路圖如圖3.1.1所示。圖3.1 .1 秒脈沖發(fā)生器3.2 秒、分計數(shù)電路秒信號發(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(zhì)量，通常用晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖。秒、分計數(shù)電路為60進(jìn)制,由2

7、片74290四位二進(jìn)制計數(shù)器組成。74290具有異步清零的功能，第一片構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，第二片構(gòu)成六進(jìn)制。在第一片計數(shù)器中，當(dāng)?shù)?0個脈沖到來時，它的輸出狀態(tài)為“1010”，qdqb為高電平。因為74290異步清零端為高電平清零，所以qdqb分別接到清零端r01，r02即構(gòu)成十進(jìn)制。第二片為六進(jìn)制，當(dāng)?shù)谝黄辶愕耐瑫r給第二片的ckb端進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)ckb端的第6個脈沖到來時，第二片的qcqb均為高電平，將它們連接到計數(shù)器的清零端，在清零的同時給上一級進(jìn)位。從而構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器。分別把秒十位、個位輸出端接到譯碼顯示器，當(dāng)電路運(yùn)行后,計數(shù)器便開始從0059計數(shù)，顯示器就會顯示相應(yīng)的數(shù)碼。使用ewb

8、仿真分/秒電路圖，由2片74290四位二進(jìn)制計數(shù)器組成分/秒計數(shù)電路，如圖3.2.1所示。圖3.2.1 分/秒計數(shù)電路74290芯片引腳圖，如圖3.2.2所示：圖3.2.2 74290芯片引腳圖74290 功能表，如表3.2.3所示：表3.2.3 74290 芯片功能表復(fù)位輸入置位輸入時鐘輸出r0(1)r0(2)r9(1)r9(2)cpqdqcqbqa1 10xx000011x0x0000xx11x10010x0xdown計數(shù)0xx0down計數(shù)x00xdown計數(shù)x0x0down計數(shù)其中r0(1)、r0(2)為復(fù)位輸入端，r9(1)、r9(2)為置位輸入端，clka、clkb為脈沖輸入端，q

9、aqbqcqd為輸出端，vcc接電源，gnd為接地端，nc為空腳。異步清零：當(dāng)復(fù)位輸入端r0(1)= r0(2)=1，且置位輸入r9(1)或r9(2)為零時，不論有無時鐘脈沖cp，計數(shù)器輸出將被直接置零。異步置數(shù)：當(dāng)置位輸入r9(1)= r9(2)時，無論其它輸入狀態(tài)如何，計數(shù)器輸出將直接置9（即qdqcqbqa=1001）。計數(shù):當(dāng)r0(1)或r0(2)，且r9(1)或r9(2)時，在計數(shù)脈沖（下降）作用下，進(jìn)行計數(shù)。3.3 時計數(shù)電路時計數(shù)電路為12進(jìn)制，由2片74290、與門組成。由與門送出一高電平清零信號，2片74290同時清零，電路構(gòu)成十二進(jìn)制。使用ewb仿真時計數(shù)電路圖，如圖3.3

10、.1所示。圖3.3.1時計數(shù)電路34 校時電路校時電路當(dāng)剛接通電源或計時出現(xiàn)誤差時，需要對時間進(jìn)行校正。如圖3.4.1所示，兩個開關(guān)組成的校時電路，只要控制相應(yīng)的開關(guān)就可以執(zhí)行調(diào)時和調(diào)分操作。圖3.4.1校時電路3.5 整點報時電路整點報時電路使用四片4078芯片，和四個與門，在時鐘的分、秒同時為“0”時，即整點，則開始報時。當(dāng)計數(shù)到59分59秒時，完成整點報時。使用ewb仿真整點報時電路圖，如圖3.5.1所示。圖3.5.1整點報時電路圖4078芯片引腳圖，如圖3.5.2所示：圖3.5.2 4078芯片引腳圖 4078功能表，如表3.5.3所示表3.5.3 4078 芯片功能表輸 入 端 輸出

11、端i0i1i2i3i4i5i6i7o10000000011xxxxxxx0x1xxxxxx0xx1xxxxx0xxx1xxxx0xxxx1xxx0xxxxx1xx0xxxxxx1x0xxxxxxx10其中i0、i1、i2、i3、i4、i5、i6、i7為輸入端，o1為輸出端，vss接電源，vdd為接地端。四 總結(jié)及心得回顧總結(jié)這一周的課程設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，從入手分析數(shù)字鐘的設(shè)計理念，到具體選用什么元件和芯片，怎么連接來分別實現(xiàn)計時、報時、校時的功能，我通過自己分析，請教老師、同學(xué)，在網(wǎng)上查資料等途徑得出了總方案設(shè)計草圖，在ewb上連接后經(jīng)過一些細(xì)小部分的修改，基本上實現(xiàn)了設(shè)計要求完成的任務(wù)。我覺得設(shè)計中存在的一點不足是校時功能不太完美，不能直接的校時到指定時間。我會在以后的學(xué)習(xí)中不斷加強(qiáng)對這方面知識的了解，以期做出更加完美的設(shè)計。這次課程設(shè)計不止是對一些理論知識的應(yīng)用，更重要的是對具體的動手實踐能力的考驗。其中體現(xiàn)了一種思想，大的問題可以轉(zhuǎn)換成小的問題解決，困難的問題通過轉(zhuǎn)換成簡單的問題解決。這將會對我今后的學(xué)習(xí)工作帶來很大幫助。通過本次課程設(shè)計我認(rèn)識到自己在理論與實踐方面都有不少需要加強(qiáng)的地方，還需要不斷的學(xué)習(xí)，不斷的充實自身。在本次課程設(shè)計中，我遇