數(shù)字計(jì)時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、數(shù)字計(jì)時(shí)鐘設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求(2) 1.1(2) 1.2(2)二 設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)字計(jì)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容1.2.1設(shè)計(jì)目的學(xué)生通過進(jìn)行查閱資料、方案設(shè)計(jì)、單元和系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、具體組裝等工作，獨(dú)立完成該數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高其獨(dú)立分析、獨(dú)立解決問題、獨(dú)立動(dòng)手的設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生在數(shù)字電路應(yīng)用方面的實(shí)

2、踐技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維及綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。1.2.2設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)具有計(jì)時(shí)功能的電子數(shù)字鐘，顯示格式為“小時(shí)：分鐘：秒”2.具有手動(dòng)校時(shí)功能；3.整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能（可選）4.擬定測試方案和設(shè)計(jì)步驟，注意數(shù)字電子鐘有多種設(shè)計(jì)方案可選，初學(xué)者避免用專用芯片設(shè)計(jì)，建議用門電路、計(jì)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(jì)電路并畫出電路圖；1.2.3設(shè)計(jì)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(jì)。2.設(shè)計(jì)單元電路，計(jì)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(jì)說明書。二設(shè)計(jì)的方案的選擇與論證2.1 設(shè)計(jì)總體方案報(bào)時(shí)數(shù)字鐘電路的

3、設(shè)計(jì)總體方案框圖(如圖2.1所示)，由控制電路、兩個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器、一個(gè)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器和蜂鳴器組成?？刂齐娐房刂朴?jì)數(shù)器計(jì)時(shí)和蜂鳴器報(bào)時(shí)。計(jì)數(shù)器對時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)到11時(shí)59分59秒時(shí),來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,則計(jì)數(shù)器清零，重新開始計(jì)時(shí)。譯碼器將計(jì)數(shù)器輸出的bcd碼計(jì)時(shí)結(jié)果轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制送到顯示器。顯示器顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)結(jié)果。圖 2.1 總體方案框圖2.2 設(shè)計(jì)原理報(bào)時(shí)數(shù)字電子鐘由時(shí)鐘發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器、報(bào)時(shí)等電路組成。其中時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)發(fā)生器，由不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計(jì)時(shí)系統(tǒng)。秒信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，把累加的結(jié)果以時(shí)、分、秒的數(shù)字顯示出來。時(shí)

4、顯示由12進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成。分、秒顯示分別由60進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成?？蛇M(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)，計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。2.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)和方法設(shè)計(jì)應(yīng)完成基本的時(shí)分秒顯示功能、校時(shí)校分功能及整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。使用ewb軟件作為電子鐘設(shè)計(jì)工作平臺(tái)，以數(shù)字電路為設(shè)計(jì)電子鐘的理論基礎(chǔ)，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)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(jì)目標(biāo)數(shù)字鐘能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí),小時(shí)計(jì)時(shí)要求為12進(jìn)制循環(huán),分和秒計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)制循環(huán)。2.電子鐘擴(kuò)展功能設(shè)計(jì)目標(biāo)整點(diǎn)報(bào)時(shí)：要求逢整點(diǎn)報(bào)時(shí),在59分59秒即到整點(diǎn)時(shí),揚(yáng)聲器發(fā)出一聲即整點(diǎn)報(bào)時(shí)。校時(shí)：校正時(shí)間

5、，能夠通過手動(dòng)按鍵來調(diào)整時(shí)、分顯示，實(shí)現(xiàn)校時(shí)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(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，用方波發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(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?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，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”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用12進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)12小時(shí)的累計(jì)。通過六個(gè)led顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出

6、狀態(tài)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路用來對“時(shí)”、“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(jì)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(jì)數(shù)電路秒信號(hào)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(jì)數(shù)電路為60進(jìn)制,由2

7、片74290四位二進(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)器，第二片構(gòu)成六進(jìn)制。在第一片計(jì)數(shù)器中，當(dāng)?shù)?0個(gè)脈沖到來時(shí)，它的輸出狀態(tài)為“1010”，qdqb為高電平。因?yàn)?4290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(shí)給第二片的ckb端進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)ckb端的第6個(gè)脈沖到來時(shí)，第二片的qcqb均為高電平，將它們連接到計(jì)數(shù)器的清零端，在清零的同時(shí)給上一級(jí)進(jìn)位。從而構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。分別把秒十位、個(gè)位輸出端接到譯碼顯示器，當(dāng)電路運(yùn)行后,計(jì)數(shù)器便開始從0059計(jì)數(shù)，顯示器就會(huì)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(jì)數(shù)器組成分/秒計(jì)數(shù)電路，如圖3.2.1所示。圖3.2.1 分/秒計(jì)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(shí)鐘輸出r0(1)r0(2)r9(1)r9(2)cpqdqcqbqa1 10xx000011x0x0000xx11x10010x0xdown計(jì)數(shù)0xx0down計(jì)數(shù)x00xdown計(jì)數(shù)x0x0down計(jì)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(shí)，不論有無時(shí)鐘脈沖cp，計(jì)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(shí)，無論其它輸入狀態(tài)如何，計(jì)數(shù)器輸出將直接置9（即qdqcqbqa=1001）。計(jì)數(shù):當(dāng)r0(1)或r0(2)，且r9(1)或r9(2)時(shí)，在計(jì)數(shù)脈沖（下降）作用下，進(jìn)行計(jì)數(shù)。3.3 時(shí)計(jì)數(shù)電路時(shí)計(jì)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(hào)，2片74290同時(shí)清零，電路構(gòu)成十二進(jìn)制。使用ewb仿真時(shí)計(jì)數(shù)電路圖，如圖3.3

10、.1所示。圖3.3.1時(shí)計(jì)數(shù)電路34 校時(shí)電路校時(shí)電路當(dāng)剛接通電源或計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要對時(shí)間進(jìn)行校正。如圖3.4.1所示，兩個(gè)開關(guān)組成的校時(shí)電路，只要控制相應(yīng)的開關(guān)就可以執(zhí)行調(diào)時(shí)和調(diào)分操作。圖3.4.1校時(shí)電路3.5 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路使用四片4078芯片，和四個(gè)與門，在時(shí)鐘的分、秒同時(shí)為“0”時(shí)，即整點(diǎn)，則開始報(bào)時(shí)。當(dāng)計(jì)數(shù)到59分59秒時(shí)，完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)。使用ewb仿真整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖，如圖3.5.1所示。圖3.5.1整點(diǎn)報(bào)時(shí)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(jì)，我學(xué)到了很多東西，從入手分析數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)理念，到具體選用什么元件和芯片，怎么連接來分別實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、報(bào)時(shí)、校時(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求完成的任務(wù)。我覺得設(shè)計(jì)中存在的一點(diǎn)不足是校時(shí)功能不太完美，不能直接的校時(shí)到指定時(shí)間。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷加強(qiáng)對這方面知識(shí)的了解，以期做出更加完美的設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)不止是對一些理論知識(shí)的應(yīng)用，更重要的是對具體的動(dòng)手實(shí)踐能力的考驗(yàn)。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(huì)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(jì)我認(rèn)識(shí)到自己在理論與實(shí)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(shí)自身。在本次課程設(shè)計(jì)中，我遇