[畢業(yè)論文]數(shù)字電子鐘設(shè)計

1、畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文）題 目 數(shù)字電子鐘 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 學(xué) 號 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師姓名 答 辯 日 期 2009 年 6 月 16 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評語畢業(yè)設(shè)計（論文）評語姓名： 班號： 專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 數(shù)字電子鐘 工作起止日期： 2009 年 月 日起 2009 年 6 月 8 日止指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）進行情況，完成質(zhì)量及評分意見：_指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱人評閱意見：_評閱教師簽字： 評閱教師職稱： 答辯委員會評語：_根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會作出如下評定：學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯成績評定為

2、： 對畢業(yè)設(shè)計（論文）的特殊評語：_答辯委員會主任（簽字）： 職稱：_答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員會委員（簽字）：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 姓 名： 院 （系）：應(yīng)用電子與通信技術(shù)系 專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 班 號： 任務(wù)起至日期：2009 年 4 月 18 日至 2009 年 6 月 8 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：數(shù)字電子鐘 立題的目的和意義：本次設(shè)計以數(shù)字電子為主，分別對 1s 時鐘信號源、秒計時顯示、分計時顯示、小時計時顯示、整點報時及校時電路進行設(shè)計，然后將它們組合，來完成時、分、秒的顯示并且有整點報時和走時校

3、準的功能。并通過本次設(shè)計加深對數(shù)字電子技術(shù)的理解以及更熟練使用計數(shù)器、觸發(fā)器和各種邏輯門電路的能力。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容： (1) 設(shè)計一個有“時” 、 “分” 、 “秒”(23 小時 59 分 59 秒)顯示、且有校時功能的電子鐘。(2) 整點報時在 59 分 51 秒、53 秒、55 秒、57 秒輸出 750hz 音頻信號，在 59 分 59 秒時輸出 1000hz 信號，音響持續(xù) 1 秒，在 1000hz 音響結(jié)束時刻為整點 進度安排：3 月 30 日 導(dǎo)師與學(xué)生見面下達設(shè)計任務(wù)書4 月 20 日 開題5 月 18 日 中期檢查6 月 8 日 結(jié)題驗收 上交論文 同組設(shè)計者及分工： 指導(dǎo)

4、教師簽字_ 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字_ 年 月 日摘 要多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時” 、 “分” 、 “秒”數(shù)字顯示的計時裝置。具有時間顯示、鬧鐘設(shè)置、報時功能、校正作用。走時準確、顯示直觀、精度、穩(wěn)定等優(yōu)點。電路裝置十分小巧,安裝使用也方便。同時在日期中，它以其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛。關(guān)鍵字:晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、顯示器和校時電路目目 錄錄摘要.i第一章緒論.11.1 目的和意義 .1第二章數(shù)字鐘的組成和基本工作原理.22.1 振蕩器 .32.2 分頻器電路 .32.3 計數(shù)器 .32.4 譯碼顯示電路.3

5、2.5 校時電路 .32.6 報時電路 .3第三章設(shè)計步驟與方法.43.1 振蕩電路 .43.2 分頻器電路 .43.3 計數(shù)器 .63.3.1 計數(shù)器六十進制的接法 .63.3.2 二十四進制計數(shù)器的接法 .63.4 譯碼顯示電路 .73.5 校時電路 .93.6 整點報時電路 .103.6.1 控制門電路部分 .113.6.2 音響電路部分 .11第四章.組裝與調(diào)試 .134.1 接通電源逐步調(diào)試 .134.2 按順序?qū)﹄娐愤B線和調(diào)試 .13結(jié)論.14感謝信.15參考文獻.16第一章 緒論20 世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了

6、社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小、功能多、攜帶方便等優(yōu)點， ，因此在許多電子設(shè)備中被廣泛使用。電子鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫挠嫊r工具，而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、走時準確、結(jié)構(gòu)簡單、耗電量少等優(yōu)點而在生活中被廣泛應(yīng)用，因此本次設(shè)計就用數(shù)字集成電路和一些簡單的邏輯門電

7、路來設(shè)計一個數(shù)字式電子鐘，使其完成時間及星期的顯示功能。1.1 目的和意義目的和意義本次設(shè)計以數(shù)字電子為主，分別對 1s 時鐘信號源、秒計時顯示、分計時顯示、小時計時顯示、整點報時及校時電路進行設(shè)計，然后將它們組合，來完成時、分、秒的顯示并且有整點報時和走時校準的功能。并通過本次設(shè)計加深對數(shù)字電子技術(shù)的理解以及更熟練使用計數(shù)器、觸發(fā)器和各種邏輯門電路的能力。電路主要使用集成計數(shù)器，例如 cd4060、cd4518，譯碼集成電路，例如 cd4511，led 數(shù)碼管及各種門電路和基本的觸發(fā)器等，電路使用 5 號電池共電，很適合在日常生活中使用。第二章 數(shù)字鐘的組成和基本工作原理數(shù)字鐘實際上是一個對

8、標準頻率進行計數(shù)的計數(shù)電路。它的計時周期是 24 小時，由于計數(shù)器的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致所以采用校準功能和報時功能。數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、校準電路、報時電路、時計數(shù)、分計數(shù)、秒計數(shù)器，振蕩電路和單次脈沖產(chǎn)生電路組成。其中電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校準電路、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，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)，將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(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?！胺钟嫈?shù)器”也采

9、用 60 進制計數(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。時計數(shù)器采用 24 進制計時器，可實現(xiàn)對一天 24 小時的計時。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過顯示驅(qū)動電路，七段顯示譯碼器譯碼，在經(jīng)過六位 led 七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(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)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)低、高音報時。校準電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。如圖 1 所示多功能數(shù)字鐘的組成框圖。譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動時十位計數(shù)分頻器電路分頻器電路振蕩器電路譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動時個位計數(shù)分十位計數(shù)分十位計數(shù)秒十位計

10、數(shù)秒十位計數(shù)校時電路校分電路 圖 1 數(shù)字鐘組成框圖2.1 振蕩器振蕩器振蕩器是數(shù)字鐘的核心,其的作用是產(chǎn)生一個頻率標準時間頻率信號,然后再由分頻器分秒脈沖,因此,振蕩器頻率的精度與穩(wěn)定度基本決定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一個頻率穩(wěn)定準確的 32768hz 的方波信號。保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。2.2 分頻器電路分頻器電路分頻器電路將 32768z 的高頻方波信號經(jīng) 32768（215）次分頻后得到 1hz 的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。

11、分頻器實際上也就是計數(shù)器。本次設(shè)計是運用了cd4060 分頻器進行分頻，分頻電路可提供 512hz 和 1024hz 的頻率，在經(jīng)cd4040 分頻器進行一分頻，為此電路輸送一秒脈沖。2.3 計數(shù)器計數(shù)器時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為 60進制計數(shù)器，通常用 2 個十進位計數(shù)器的集成片組成,其中”秒”個位是十進制,秒十位為六進制。可采用反饋歸零變”秒”十位為六進制,實現(xiàn)秒的六十進制。 ”分”計數(shù)器原理也一樣。而根據(jù)設(shè)計要求。2.4 譯碼顯示電路譯碼顯示電路 是將數(shù)字鐘的計時狀態(tài)直觀清晰地反

12、映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用 led 七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出信號的驅(qū)動下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號.并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。2.5 校時電路校時電路實際的數(shù)字鐘電路由于秒信號的精確性和穩(wěn)定性不可能做到完全(絕對)準確無誤，加之電路中其它原因，數(shù)字鐘總會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象。因此，電路中就應(yīng)該有校準時間功能的電路。2.6 報時電路報時電路當數(shù)字鐘顯示整點時，應(yīng)能報時。要求當數(shù)字鐘的“分”和“秒”計數(shù)器計到59 分 50 秒時，驅(qū)動音響電路，要求每隔一秒音響電路嗚叫一次，每次叫聲的時間持續(xù) 1 秒，10 秒鐘內(nèi)自動發(fā)出五聲嗚叫，且前四聲低，最后一聲高，正

13、好報整點。第三章 設(shè)計步驟與方法3.1 振蕩電路振蕩電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩(wěn)定。如圖2 所示電路通過非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，非門u1 與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，u2 實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻 r1 為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容 c1、c2與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個 180 度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準確性

14、，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準確。晶體 xtal1 的頻率選為 32768hz。其中 c1 的值取 520 pf，c2 為 30pf。c1 作為校正電容可以對溫度進行補償，以提高頻率準確度和穩(wěn)定度。由于電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻 r1可選為 10m。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。圖 2 振蕩電路圖3.2 分頻器電路分頻器電路由數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到 1hz 的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級 2 進制計數(shù)器來實現(xiàn)。例如，將 32767hz 的振蕩信號分頻為 1hz 的分頻倍數(shù)為32767（2） ，即實現(xiàn)該

15、分頻功能的計數(shù)器相當于 15 極 2 進制計數(shù)器。本實驗中采用 cd4060 來構(gòu)成分頻電路。cd4060 在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且 cd4060 還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。cd4060 計數(shù)為最高為14 級 2 進制計數(shù)器，首先由 u1(cd4060)的 q14(第 3 腳)產(chǎn)生 2hz 的振蕩信號,然后由二進制計數(shù)器 cd4040 和兩個 u3a(74ls20),u3b(74ls20)組成 120 計數(shù)器分頻,從 u3b 的輸出端輸出一個的分脈沖,作為分鐘計數(shù)器的分鐘信號,按鍵開關(guān) s 作為分鐘調(diào)時有手動脈沖開關(guān),每按動一次,從 u3b 的輸出端輸出一個脈沖

16、,同時 u2 的 q1管腳輸出秒脈沖信號驅(qū)動發(fā)光二極管 led1,led2,作為秒指示(因為 2hz 的信號經(jīng) 1位二進制計數(shù)器分頻后為 1hz)。如圖 3 所示。 圖 3 分頻電路 3.3 計數(shù)器計數(shù)器秒脈沖信號經(jīng)過級計數(shù)器，分別得到“秒”個位、十位， “分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時。 “秒”、 “分”計數(shù)器為 60 秒為 1 分、60 分為 1 小時、24 小時為 1天的計數(shù)周期，分別組成兩個六十進制（秒、分）、一個二十四進制（時）的計數(shù)器。將這些計數(shù)器適當?shù)剡B接，就可以構(gòu)成秒、分、時的計數(shù)，實現(xiàn)計時的功能進制計數(shù)器。它們都可以用兩個“二- 十進制”計數(shù)器來實現(xiàn)。六十進制計數(shù)器

17、和二十四進制計數(shù)器均可由雙 bcd 加法計數(shù)器 cc4518 組成。因為一片 cc4518 內(nèi)含有兩個十進制計數(shù)器，因此用一片 cc4518 就可以構(gòu)成六十進制或二十四進制計數(shù)器了。選取 cc4518 和與非門 cc4511、采用反饋復(fù)位法構(gòu)成的六十進制和二十四進制加法計數(shù)器電路分別見圖 4(a)和圖 4 (b)所示。 1cp11en21cr71q131q241q351q46vss8vdd162cr152q4142q3132q2122q1112en102cp9a4518&1&vcc位位位位5v位位位位位位位位位圖 4(a)計數(shù)器六十進制3.3.1 計數(shù)器六十進制的接法計數(shù)器六十進制的接法圖 4

18、(a)個位為十進制.故 en=1,cr=0,計數(shù)到 9 以后自動清零,向高位進位信號采用 q4q3q2q1=1001,將 q4,q1送入與非門, 與非門的輸出可以做進位信號。因為:當q4,q1不同時為 1,y 為 1 當 q4,q1同時為 1 時,y 為 0,同時計數(shù)器到 9 后自動清零,這時 y 又變?yōu)?1,即出現(xiàn)了一個上升沿。 十位接成六進制,利用 q4q3q2q1=0110 的信號清零,同時結(jié)合高位進位。3.3.2 二十四進制計數(shù)器的接法二十四進制計數(shù)器的接法 個位為進制計數(shù)器,當計數(shù)器計數(shù)到 24 時,即十位為 0010,個位為 0100 時,同時清零,達到了二十四進制計數(shù)器的目的,即

19、高位的 q2,底位的 q3送入與非門做清零信號,如圖 4(b) 二十四進制計數(shù)器。1cp11e n21cr71q131q241q351q46vss8vdd162cr152q4142q3132q2122q1112e n102cp9a4518&1&vcc位位位位5v位位位位位位位位位4(b) 二十四進制計數(shù)器在這兩個電路中，計數(shù)器的控制脈沖由 cp 端輸入，1en 接高電平；計數(shù)器的控制脈沖由 en 端輸入，狀態(tài)如圖 5 看出：當“計數(shù)器的狀態(tài)由 1001 向 0000 轉(zhuǎn)換時，1q4(2en)正好是一個下降沿，高位的計數(shù)器開始計數(shù)。在圖 4 (a)中，將 2q3和 2q2 相與后接至 cr 端，

20、構(gòu)成了六十進制計數(shù)器，在圖 4(b)中，將 2q2 和 1q3相與后接至 cr 端構(gòu)成了二十四進制計數(shù)器。為了保證電路能可靠地工作，在“秒” 、“分” 、 “時”計數(shù)器反饋復(fù)位支路中，加了一個 rs 觸發(fā)器，如圖 7 所示。cpq1q2q3q42e n(1q4)10011圖 5 計數(shù)器狀態(tài)qc qbe ncpcp1位位位位cr圖 6“秒”進位電路各功能模塊中用到的門電路可以采用 4011(四 2 輸入與非門)來實現(xiàn),其外部引線排列見圖 7 所示。將與非門組成的 rs 觸發(fā)器的輸出接至計數(shù)器的復(fù)位端，展寬了復(fù)位和進位信號的脈沖寬度，使其在本位可靠地復(fù)位的同時向高位提供了進位觸發(fā)c c 4 011

21、1 2 3 4 5 6 78910111213141a1b1y2y2a2bv ss3a3b4y3y4a4bv d d圖 7 cc4011 引線排列3.4 譯碼顯示電路譯碼顯示電路數(shù)碼管是數(shù)碼顯示器的俗稱。常用的數(shù)碼顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管，熒光數(shù)碼管，輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等。譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計時狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用 led 七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號。本設(shè)計所選用的是半導(dǎo)體數(shù)碼管，是用發(fā)光二極管（簡稱 led）組成的字形來顯示數(shù)字，七個條形發(fā)光二極管排列成七段組合字形，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù)碼管。半導(dǎo)體數(shù)碼管

22、有共陽極和共陰極兩種類型。共陽極數(shù)碼管的七個發(fā)光二極管的陽極接在一起，而七個陰極則是獨立的。共陰極數(shù)碼管與共陽極數(shù)碼管相反，七個發(fā)光二極管的陰極接在一起，而陽極是獨立的。 當共陽極數(shù)碼管的某一陰極接低電平時，相應(yīng)的二極管發(fā)光，可根據(jù)字形使某幾段二極管發(fā)光，所以共陽極數(shù)碼管需要輸出低電平有效的譯碼器去驅(qū)動。共陰極數(shù)碼管則需輸出高電平有效的譯碼器去驅(qū)動。當數(shù)字鐘的計數(shù)器在 cp 脈沖韻作用下，按 60 秒為 1 分、60 分為 1 小時， 24 小時為 1 天的計數(shù)規(guī)律計數(shù)時，就應(yīng)將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號。這就需要將計數(shù)器的狀態(tài)進行譯碼并將其顯示出來。我們選用的計數(shù)器全部是二-十進制集成片，“

23、秒” 、 “分” 、 “時”的個位和十位的狀態(tài)分別由集成片中的四個觸發(fā)器的輸出狀態(tài)來反映的。每組(四個)輸出的計數(shù)狀態(tài)都按 bcd 代碼以高低電平來表現(xiàn)。因此,譯碼顯示電路選用 bcd-7 段鎖存譯碼驅(qū)動器 cc4511。七段顯示數(shù)碼管的外部引線排列見圖 8a)、(b)?，F(xiàn)以 60 進制“秒”計時電路為例，將計數(shù)器、譯碼顯示器和顯示數(shù)碼管連在一起，其電路示意圖見圖 9 abcdefg15610 12456791038edc pdbafg 圖 8(a) 譯碼器外引線排列 圖 8(b) 二極管示意圖2cr152cp92e n102q4142q1112q2122q3131q351q241q131e

24、n21cp11cr71q46vdd161vcc8u?4518&15le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115v5vabfcgdeabfcgdegdgd圖 9 譯碼顯示器和顯示數(shù)碼管3.5 校時電路校時電路實際的數(shù)字鐘表電路由于秒信號的精確性不可能做到完全（絕對）準確無誤，加之電路中其它原因，數(shù)字鐘總會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象。因此，電路中就應(yīng)該有校準時間功能的電路。校準的方法很多，常用的有“快速校時法” 。現(xiàn)在以“分計時器”的校時電路為

25、例，簡要說明它的校時原理，見圖 10，與非門 1，2 構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，可以將 1hz 的“秒”信號和“秒計數(shù)器的進位信號”送至“分計數(shù)器的cp 端” 。兩個信號中究竟選哪個送入由開關(guān) k 控制，它的工作過程是這樣的：當開關(guān) k 置“b”端時，與非門 1 輸出低電平，門 2 輸出高電平。 “秒計數(shù)器進位信號”通過門 4 和門 5 送至“分計數(shù)器的 cp 端” ，使“分計數(shù)器”正常工作；需要校正“分計時器”時，將開關(guān) k 置“a”端，與非門 1 輸出高電平，門 2 輸出低電平，門 4 封鎖“秒計數(shù)器進位信號” ，而門 3 將 1hz 的 cp 信號通過門 3 和門 5 送至“分計時器”的 cp

26、 控制端，使“分計數(shù)器”在“秒”信號的控制下“快速”計數(shù)，直至正確的時間，再將開關(guān)置于“b”端，以達到校準時間的目的rr12345cp(1h z)v ddkab位位位位位位位位位位位位cp位圖 10 校時電路1k51t3dg12345678v ddf2(500hz)f1(1kh z)a 1qqd1qa 2qc2qa 3qd3qa 4qc4y 1y 2y 3y 4y 5圖 11 整點報時電路圖3.6 整點報時電路整點報時電路數(shù)字鐘整點報時是最基本的功能之一?，F(xiàn)在設(shè)計的電路要求在離電路應(yīng)在整點前 10 秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當時間在 59 分 51 秒到 59 分 59 秒期間時，報時電路報時控制

27、信號每隔 1 秒鐘鳴叫一次，每次持續(xù)時間為 1 秒，共響 5 次，前四次為低音 500hz，最后一聲為高音 1000hz。整點報時電路的電路原理圖如圖 12 所示。3.6.1 控制門電路部分控制門電路部分 圖 11 中與非門 1，3，5 的輸入信號 q4，q3，q2，q1分別表示“分十位” “分個位” “秒十位”和“秒個位”的狀態(tài)，下標中 d，c，b，a 分別表示組成計數(shù)器的四個觸發(fā)器的狀態(tài)。y1=qc4.qa4.qd3.qa3, y2=y1.qc2.qa2. y3=y2.qd1.f1(1khz), y4=y2.qd1.qa.f2(500hz).每當分和秒計數(shù)到 59 分 50 秒時,qd4.

28、qc4.qb4.qd4.=0101, qd3,qc3,qb3,qd3=1001,qd2,qc2,qb2,qa2=0101, qd1,qc1,qb1,qa1=0000可見,從 59 分 50 秒到 59 分 59 秒之間,只有秒個位計數(shù),而分有十位,分的個位,秒的十位中 qc4=qa4=qd3=qa3=qc2=qa2=1 不變.將它們相”與”,即圖 11 中y2=qc4.qa4.qd3.qa3.qc2.qa2作為控制信號,去控制 y3 和 y4.在每小最最后 10秒 y2=1,y3 輸入端加有頻率為 2048hz 的信號 b(可取自分頻器 cd 的 q4 端),同時又受 qd1,qa1的控制,即

29、 c 就是在 59s 時,qd1qa1c=1,將 y4 關(guān)閉,y3 打開,b 信號通過 y3.y4 的輸入端加有頻率為 1024hz 的信號 a,同時又受 qd1,qa1 的控制,即在51,53,55,57s 時,c.qd1.qa1=1,將 y3 關(guān)閉 y4 打開,a 信號通過 y4,則 z=cqd1 qa1b+c.qd1,qa1a,即可實現(xiàn)前四響為 1024hz 的底音,后一響為 2048hz 的高音,最后一響完畢正好整點。qd1qc2qb3qa1d1qa100000000110010000111010000101101100011113.6.2 音響電路部分音響電路部分音響電路中采用射極輸

30、出器，推動 8 的喇叭，三極管基極串接 lk 限流電阻，是為了防止電流過大損壞喇叭，集電極串接 51 限流電阻， 三極管選用高頻小功率管即可。當 y5 端為高電平時，三極管 t 導(dǎo)通，有電流流經(jīng)喇叭，使之發(fā)出鳴叫聲。通過以上分析可知，當計時至 59 分 51、53、55、57 秒時，頻率為 500hz 的信號通過喇叭，當計時至 59 分 59 秒時，頻率為 1000hz 的信號通過喇叭，因而發(fā)出四低一高的聲音，音響結(jié)束正好為 59 分 60 秒。cin11cout9cout10rst12q47q55q64q76q814q913q1015q121q132q143u14060clk10rst11q

31、19q27q36q45q53q62q74q813q912q1014q1115q121u24040x132768r321mr33100krr&rr&rr&2cr152cp92en102q4142q1112q2122q3131q351q241q131en21cp11cr71q46vdd161vcc8u?45182cr152cp92en102q4142q1112q2122q3131q351q241q131en21cp11cr71q46vdd161vcc8u?45182cr152cp92en102q4142q1112q2122q3131q351q241q131en21cp11cr71q46vdd161

32、vcc8u?4518&1&1&15le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115le2c3li4bi1b6d7a9e10d11c12b13a15f14g8vss16vddu?45115le2c3li4bi1b6d7a9e10d11

33、c12b13a15f14g8vss16vddu?4511abfcgdeabcdefgds? 40195abfcgdeabcdefgds?40195abfcgdeabcdefgds?40195abfcgdeabcdefgds?40195abfcgdeabcdefgds?40195abfcgdeabcdefgds?401955v5v5v5v5v5v5v2567813511kt3dg4vddy1y2y3y4y5qc4qa4qd3qa3qc2qa2qd1qa1b(1k h z)a(500h z)&圖 12 數(shù)字鐘的布線第四章 組裝與調(diào)試在實驗板上組裝組裝電子時鐘時,應(yīng)嚴格按圖連接引腳,注意走線整齊,布

34、局合理,器件的懸空端,清 0 端,置 1 端要正確處理。插拔集成芯片時要用力均勻,避勉芯片管腳在插拔過程中變彎,折斷。4.14.1 接通電源逐步調(diào)試接通電源逐步調(diào)試如果出現(xiàn)錯誤,可先檢查各芯片的電源線是否接上,并保證有正常的工作電壓。按圖 9 電路在數(shù)字電路實驗箱上連線。它是由十進制加法計數(shù)器 cc4518、bcd-7段鎖存譯碼驅(qū)動器 cc4511 和 led 七段數(shù)碼管組成。觀察在 cp 作用下數(shù)碼管的顯示情況。需要注意的是，cc4511 正常工作時，為高電平，le 應(yīng)為低電平。按圖 4 電路在實驗箱上連線。因為 cc 4518 內(nèi)含有兩個同步十進制計數(shù)器，cc 4011 內(nèi)含有四個 2 輸

35、入與非門，因此分別用一片 cc4518 和 cc4011 就夠了。按圖4(a)電路連線，輸出可接發(fā)光二極管。觀察在 cp 作用下(cp 為 1hz 可直接由實驗箱連續(xù)脈沖輸出端提供)輸出端發(fā)光二極管的狀態(tài)變化情況，驗證是否為六十進制計數(shù)器。按圖 4(b)電路連線驗證該電路是否為二十四進制計數(shù)器。其次安裝的是晶體振蕩電路電路。按圖 2 電路連線，輸出接發(fā)光二極管，觀察發(fā)光二極管的顯示情況。4.24.2 按順序?qū)﹄娐愤B線和調(diào)試按順序?qū)﹄娐愤B線和調(diào)試按圖 10 所示在數(shù)字電路實驗箱上對校時電路連線。將電路輸出(門 5)接發(fā)光二極管。撥動開關(guān)，觀察在 cp(1hz)作用下，輸出端發(fā)光二極管的顯示情況。

36、根據(jù)開關(guān)的不同狀態(tài)，輸出端輸出頻率之比約為 1：60， “開關(guān) 可以取自實驗箱上的邏輯電平開關(guān)。參照圖 11,對整點報時電路的安裝因為報時電路發(fā)出聲響的時間是 59 分 51 秒至 59分 60 秒之間，59 分的狀態(tài)是不變的。圖 12 中的 y2=1 不變。測試時，lkhz 的 cp 信號可由實驗箱上獲得，500hz的 cp 信號可將 lkhz 的信號經(jīng) d 觸發(fā)器二分頻得到。qalqdl端可接至十進制計數(shù)器的相應(yīng)輸出端。觀察計數(shù)器在 cp 信號的作用下，喇叭發(fā)出聲響的情況。將時間調(diào)整到 59 分 50 秒,觀察報時電路能否準確報時。如果不正常,則需檢查相應(yīng)的cc4518 芯片。結(jié) 論數(shù)字鐘

37、的設(shè)計涉及到模擬電子與數(shù)字電子技術(shù)。其中絕大部分是數(shù)字部分、邏輯門電路、數(shù)字邏輯表達式、計算真值表與邏輯函數(shù)間的關(guān)系、編碼器、譯碼器顯示等基本原理。數(shù)字鐘是典型的時序邏輯電路，包含了計數(shù)器，二進制數(shù)，六進制數(shù)，六十進制，二十四進制，十進制數(shù)的概念。數(shù)字鐘的設(shè)計與制作可以進一步加深對數(shù)字電路的了解，通過本次電子電路的設(shè)計，為數(shù)字電路的制作提供思路。我學(xué)到了很多東西，最重要的是去做好一個事情的心態(tài)，也許在你拿到題目時會覺得困難，但是只要你充滿信心，一步一個腳印去實現(xiàn)它，就肯定會完成的。有時候畫的線和其它線重要合時會看不到，有時又會明明連的是這個端點，一移動時卻連到任外一個端點了，再加上電路有這么大

38、了，顯示器的界面寬度又有限，所以做起來有點麻煩，一但搞不好就要重新來，這個時候就要你有足夠的耐心了。從這次設(shè)計中我覺得我學(xué)到了以下東西：對于數(shù)字邏輯一些基本知識有了更深的了解,了解很多集成門電路芯片的使用,增強了面對困難勇于面對，勇于解決的信心。以往每做一次課程設(shè)計，感覺自己的收獲總會不少，這次也不例外。做課程設(shè)計是為了讓我們對平時學(xué)習(xí)的理論知識與實際操作相結(jié)合，在理論和實驗教學(xué)基礎(chǔ)上進一步鞏固已學(xué)基本理論及應(yīng)用知識并加以綜合提高，學(xué)會將知識應(yīng)用于實際的方法，提高分析和解決問題的能力。通過這次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念，要實現(xiàn)電路功能總要先設(shè)計,成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與理想的完全一樣，因為，再