數(shù)字電子鐘(計(jì)時(shí)、校時(shí)以及整點(diǎn)報(bào)時(shí))數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目電子鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)器姓 名：帥學(xué) 號(hào)： 080102002班 級(jí)：業(yè)工程0801成 績(jī)：目錄一、 引言 1二、方案論證選擇 22.1設(shè)計(jì)要求 22.2系統(tǒng)框圖 22.3設(shè)計(jì)過程 2三、電路仿真與設(shè)計(jì) .33.1所需芯片及芯片管腳圖 .33.2時(shí)、分、秒顯示電路模塊設(shè)計(jì) .43.3校時(shí)電路模塊設(shè)計(jì) .73.4報(bào)時(shí)電路模塊設(shè)計(jì) .73.5綜合電路 .9四、電路調(diào)試及實(shí)物照片 .94.1電路調(diào)試 .94.2實(shí)物照片 .10五、存在的問題 .11六、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) .11附錄： 元件清單 參考資料引言目前市場(chǎng)上提供的無論是機(jī)械鐘還是石英鐘在晚上無照明 的情況下都是不可見的。要知道

2、當(dāng)前的時(shí)間，必須先開燈，故較 為不便?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)了這樣一類的電子鐘，它以六只LED數(shù)碼管來顯示時(shí)分秒， 與傳統(tǒng)的以指針顯示秒的方式不同， 違背了 人們傳統(tǒng)的習(xí)慣與理念， 而且這類電子鐘一般是采用大型顯示器 件，適用于銀行、 車站等公共場(chǎng)所。 這種新型的電子鐘因其方便、 直觀的特點(diǎn)也得到了社會(huì)的歡迎，在社會(huì)上占有相當(dāng)一部分市 場(chǎng)。數(shù)字電子鐘是日常生活中常見的一種工具， 大到機(jī)場(chǎng)等公共 場(chǎng)所的時(shí)間屏幕，小到我們的手表、鬧鐘等，而且其報(bào)時(shí)功能也 給人們提供了方便， 因此，了解報(bào)時(shí)電子鐘的工作原理是很有必 要的，也很有趣，因此我選擇了這個(gè)題目整點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)字鐘。數(shù)字電子技術(shù)課程的核心內(nèi)容是時(shí)序邏輯電路

3、、 組合邏輯電 路和觸發(fā)器，這些也是我們學(xué)電子的學(xué)生最基本要掌握的知識(shí)， 通過實(shí)踐可以加深對(duì)課本知識(shí)的理解， 能夠處理一些實(shí)際中的情 況，因此這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我選擇了數(shù)字電子鐘這個(gè)題目，雖 然這在日常生活中很常見， 看起來也比較簡(jiǎn)單， 但是其中包含的 學(xué)問很多。在這個(gè)項(xiàng)目中，校時(shí)是一個(gè)很重要的模塊，既要可以 正常校時(shí)， 又不能干擾到時(shí)間計(jì)數(shù)顯示模塊， 而時(shí)間顯示比較簡(jiǎn) 單，用熟悉的芯片就可以做出來了，老師說過，對(duì)芯片等元器件- 4 -的了解程度等于將軍手中可以調(diào)動(dòng)的兵力，掌握了芯片功能，也就掌握了主動(dòng)權(quán)。這次課程設(shè)計(jì)的選題一一整點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)字鐘，不僅可以加深我 對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的理解，也可以提

4、高自己的動(dòng)手能力以及實(shí) 際問題中解決問題的能力，培養(yǎng)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的興趣。二、方案論證選擇2.1設(shè)計(jì)要求1. 用秒脈沖作信號(hào)源，構(gòu)成數(shù)字鐘，顯示秒、分、時(shí)2. 具有 對(duì)時(shí)”功能，即時(shí)間可以快速預(yù)置3. 具有整點(diǎn)提示功能。一種實(shí)現(xiàn)的方法是每到整點(diǎn)時(shí)觸發(fā)音樂芯片”或每到整點(diǎn)前幾秒鐘，發(fā)出如的、的、的、答”聲音信號(hào)。2.2系統(tǒng)框圖-5 -2.3設(shè)計(jì)過程時(shí)間顯示模塊電路 可以用3個(gè)CD4518作為核心芯片，進(jìn)行級(jí)聯(lián), 再輔以若干邏輯門，完成進(jìn)位、置零等功能，CD4518是雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端，正好可以滿足進(jìn)位和校時(shí)的功能，而不會(huì) 產(chǎn)生干擾，且有一個(gè)置零功能，可以組成六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制的計(jì)

5、 數(shù)器。整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊電路 用的是555芯片和一塊CD4068芯片組成的電 路，555芯片可以接成多諧振蕩器，提供交變信號(hào)使蜂鳴器發(fā)出聲音， 而整點(diǎn)報(bào)時(shí)的控制可以用 CD4068實(shí)現(xiàn)，CD4068是8輸入與/與非門, 可以在整點(diǎn)之前輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)過由 555芯片組成的多諧振蕩器， 為其提供一個(gè)信號(hào)，這樣由多諧振蕩器輸出端可以使蜂鳴器發(fā)出 “嘀、 嘀、嘀”的響聲。秒信號(hào)發(fā)生器可以用實(shí)驗(yàn)箱上的秒脈沖信號(hào)代替?？紤]到開關(guān)抖動(dòng)現(xiàn)象，校時(shí)模塊電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)箱上的按鍵開關(guān)， 每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)可以改變分個(gè)位和十個(gè)位，同時(shí)考慮到干擾問 題，進(jìn)位接線和校時(shí)接線接在不同的時(shí)鐘輸入端。三、電路仿真與設(shè)計(jì)3.1所需芯

6、片及芯片管腳圖(TOP VIEW!(TO* VIEW)NC 55CD4002CD4069555GNDvccTRIDISOUTTHRRESCON5553.2時(shí)、分、秒顯示電路模塊設(shè)計(jì)整個(gè)電路的的核心芯片是 CD4518，它是一個(gè)雙10進(jìn)制加法計(jì) 數(shù)器，因此只需要三個(gè)芯片，進(jìn)行級(jí)聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)六十進(jìn)制和一個(gè) 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再加上一些合適的邏輯門，實(shí)現(xiàn)置零和進(jìn)位。DR3eH)ono VMOOOOCPCP 需00濫胚vs上圖是秒顯示電路設(shè)計(jì)圖，右邊為秒個(gè)位，左邊為秒十位，秒個(gè) 位的電路中置零引腳和時(shí)鐘輸入端 CP1必須接地，這是因?yàn)?CMOS 的引腳不能懸空，否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，CP0接秒脈沖信號(hào)

7、，考慮到 秒個(gè)位計(jì)數(shù)到9的時(shí)候必須進(jìn)位，所以在顯示0的同時(shí)輸出一個(gè)進(jìn)位 信號(hào)，輸出是0000,因此可以用一個(gè)或非門，當(dāng)輸出是 0000的時(shí)候 提供一個(gè)進(jìn)位信號(hào)至秒十位的時(shí)鐘輸入端， 秒十位另一個(gè)時(shí)鐘輸入端 接地，當(dāng)秒十位計(jì)數(shù)器計(jì)到5時(shí)，在輸出為0110時(shí)提供一個(gè)信號(hào)到 秒十位計(jì)數(shù)器的置零端，使其實(shí)現(xiàn) 011 0000，即六十進(jìn)制。200041301101 朱秋鴻C(jī)P0AVDBCPlfVMREOOA03B01ACOD2A01E03AODEMRACF1FVSSCPOE0-接秒進(jìn)位-10 -# -上圖是分計(jì)數(shù)顯示電路設(shè)計(jì)圖，原理與秒計(jì)數(shù)顯示電路接近，分-# -個(gè)位的時(shí)鐘輸入端接來自秒十位的進(jìn)位信號(hào)，

8、 另外一個(gè)時(shí)鐘輸入端接 校時(shí)電路模塊，由于設(shè)計(jì)的過程是分塊設(shè)計(jì)的，因此先將該時(shí)鐘輸入 端接地，分十位的原理也是一樣的。下圖是時(shí)計(jì)數(shù)顯示電路設(shè)計(jì)圖，與分、秒不同的是，這一塊是24進(jìn)制，當(dāng)時(shí)十位為0、1的時(shí)候，時(shí)個(gè)位正常從0 9顯示；當(dāng)時(shí) 十位為2時(shí)，要求時(shí)個(gè)位的顯示是0、1、2、3,然后就回到0,因此 在置零這一部分接法不同于分、秒計(jì)數(shù)顯示電路，考慮到當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器 為23時(shí)必須變?yōu)?0,即當(dāng)時(shí)十位輸出為0010、時(shí)個(gè)位輸出為0100 時(shí)，分別變?yōu)?000、0000，因此可用一個(gè)與門實(shí)現(xiàn)，按如圖的接法， 并且注意到時(shí)十位和時(shí)個(gè)位都必須置零。+VCCCP0AVDDCP1A1MRB00AU3E01A02

9、B02A01B03AOOBMRACPIBVSSCP0B6131179接分進(jìn)也3.3校時(shí)電路模塊設(shè)計(jì)校時(shí)模塊的設(shè)計(jì)思路如圖所示，使用實(shí)驗(yàn)箱上的消除抖動(dòng)的按鍵 開關(guān)，每按一次就輸出一個(gè)信號(hào)，調(diào)節(jié)分個(gè)位和時(shí)個(gè)位，考慮到實(shí)際 接線時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，即校時(shí)模塊中的校時(shí)信號(hào)會(huì)影響到原來 的秒十位進(jìn)位信號(hào)和分十位進(jìn)位信號(hào)，所以進(jìn)位信號(hào)輸入和校時(shí)信號(hào) 輸入接在不同的時(shí)鐘端，這剛好利用了 CD4518有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端的 優(yōu)點(diǎn)。3.4報(bào)時(shí)電路模塊設(shè)計(jì)報(bào)時(shí)電路模塊中的報(bào)時(shí)信號(hào)輸出電路如下圖所示，用的芯片是CD4068, CD4068是一個(gè)8輸入與/與非門，與非門的引腳分別接 CD4518芯片的對(duì)應(yīng)的輸出引腳，使

10、其在 59分51秒開始輸出報(bào)時(shí)信 號(hào)，根據(jù)要求將報(bào)時(shí)信號(hào)設(shè)計(jì)為第 51、53、55、57、59秒時(shí)輸出報(bào) 時(shí)信號(hào)，向由555組成的多諧振蕩器發(fā)送信號(hào)。-13 -# -下圖是由555芯片和電阻、電容構(gòu)成的多諧振蕩器，電阻的一端輸入 經(jīng)過CD4068的報(bào)時(shí)信號(hào)，使電路導(dǎo)通，從而在 555輸出端產(chǎn)生一個(gè) 交變信號(hào)使得蜂鳴器發(fā)出聲音。接蜂鳴器+血匚15 kOhm15 kOhm1000uF-# -3.5綜合電路-14 -# -四、電路調(diào)試及實(shí)物照片4.1電路調(diào)試課程設(shè)計(jì)的起點(diǎn)在于仿真，使用仿真軟件做出來后，還要進(jìn)行接 線，這時(shí)候整個(gè)電路的成功與否，就在最后的調(diào)試了。在這次電路的 調(diào)試過程中，遇到兩個(gè)問題

11、：1、電路模塊之間或者接線之間的干擾， 導(dǎo)致在計(jì)數(shù)時(shí)數(shù)碼管上顯-# -示的數(shù)并不如預(yù)期的變化，比如有時(shí)候是每計(jì)數(shù)到 11秒時(shí)，本該到 12秒的時(shí)候，秒十位也跟著變化了，變成 22秒，在調(diào)整小部分接線 之后，這個(gè)問題也解決了，計(jì)數(shù)器正常工作。2、第二個(gè)問題也是最關(guān)鍵的問題，關(guān)系到校時(shí)電路這一部分能否 做出來的問題，也就是上面提到的進(jìn)位信號(hào)與校時(shí)信號(hào)相互干擾問 題，由于CD4518的仿真庫出錯(cuò)，所以在仿真軟件上試驗(yàn)的話可能不 準(zhǔn)確，而且實(shí)際與理論是有差距的，因此只能在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行調(diào)試。 最后才想到CD4518有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端，之前的仿真不行是因?yàn)?CD4518的仿真出錯(cuò)，于是將進(jìn)位信號(hào)和校時(shí)信號(hào)接

12、在不同的時(shí)鐘輸 入端上，解決了互相干擾的問題，同時(shí)也可以正常校時(shí)。經(jīng)過調(diào)試，整個(gè)電路的功能實(shí)現(xiàn)了。4.2實(shí)物照片五、存在問題完成了課程設(shè)計(jì)的基本要求，但是這個(gè)電子鐘是沒有實(shí)用價(jià)值 的，現(xiàn)實(shí)中不可能用這么多芯片去生產(chǎn)一個(gè)普通的電子鐘， 但這是學(xué) 習(xí)的一種途徑。我設(shè)計(jì)的這個(gè)電路在校時(shí)時(shí)沒有一個(gè)開關(guān)可以使秒的 計(jì)數(shù)暫時(shí)停止， 而且有的時(shí)候秒也是需要調(diào)節(jié)的， 由于材料不足等原 因，報(bào)時(shí)的“音樂”也顯得有些單調(diào)。六、心得體會(huì)經(jīng)過這段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)， 我學(xué)到了許多東西， 對(duì)課本上的內(nèi)容 的理解加深了印象，同時(shí)也學(xué)會(huì)了一種學(xué)習(xí)的態(tài)度。理論要聯(lián)系實(shí)踐， 當(dāng)然實(shí)踐也離不開理論， 由于對(duì)課本的內(nèi)容還 不是很熟悉，

13、 所以在做這個(gè)課程設(shè)計(jì)前， 我先把課本的重點(diǎn)知識(shí)復(fù)習(xí) 了一遍，時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路等，然后就是到圖書館查找相 應(yīng)的資料， 抱著好幾本書就在那里認(rèn)真地查， 查的過程中也看到了很 多關(guān)于 CMOS 芯片的應(yīng)用實(shí)例。理論上的知識(shí)搞定了，接下來就是開始設(shè)計(jì)了。 EWB 仿真，給 我的印象是簡(jiǎn)潔實(shí)用， 很多電路都能在上面先進(jìn)行仿真， 不過我這個(gè) 題目的核心芯片在仿真上面， 出現(xiàn)了一些問題， 一些管腳的位置和實(shí) 際的不一樣，仿真調(diào)試不成功，于是我就想到，按照理論來講這是沒 有錯(cuò)的，為了驗(yàn)證清除，我先將電路進(jìn)行分模塊調(diào)試，把每一部分都 仔細(xì)檢查了一遍，最終發(fā)現(xiàn)了與仿真的不同，接線是一樣的，不過在 真實(shí)

14、的接線中可行， 在仿真中卻不行， 最大一個(gè)不同之處就在于校時(shí) 模塊，雖然仿真是那種接法可行， 不過在實(shí)際接線中我采用了另外一 種接法。這次課程設(shè)計(jì)也再次讓我看到理論與實(shí)踐的差別和聯(lián)系， 理論固 然重要，然而我們要在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并解決錯(cuò)誤，也提高了自己 的動(dòng)手能力和實(shí)際解決問題的能力。一種學(xué)習(xí)態(tài)度：認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。 這就是我的另一個(gè)收獲， 不僅僅是做課程設(shè)計(jì)， 無論是做什么研究， 都必須要有一種認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn) 的學(xué)習(xí)態(tài)度，比如說，獨(dú)立思考獨(dú)立完成，認(rèn)真接線，仔細(xì)檢查等， 這些都是對(duì)我們自身能力的一種培養(yǎng)， 在以后的學(xué)習(xí)甚至工作中， 很 多東西都只能靠自己去獨(dú)立思考完成， 因此我們也藉此學(xué)會(huì)了一種獨(dú) 立思考的學(xué)習(xí)態(tài)度。無論最后的結(jié)果是怎樣， 你參與了， 你就肯定有收獲。 在這幾天 可以說是廢