電子電路數(shù)字鐘實驗報告

1、電子電路課程設(shè)計總結(jié)報告（數(shù)字鐘）項目名稱：數(shù)字鐘學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：班級：姓名：穆明國指導(dǎo)老師：一、課程設(shè)計題目3二、課程設(shè)計的設(shè)計任務(wù)和基本要求3三、課程設(shè)計題目分析 3四、課程設(shè)計的電路設(shè)計部分 5五、課程設(shè)計的總電路圖 9六、元器件的使用說明11 七、課程設(shè)計的心得體會15八、參考文獻(xiàn)15一、課程設(shè)計題目: 數(shù)字鐘二、課程設(shè)計任務(wù)和基本要求:1）設(shè)計數(shù)字鐘電路（每人一組，獨立完成）基本功能：準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間；小時的計時要求為24進(jìn)位,分和秒的計時要求為60進(jìn)位；能快速校正時、分的時間。擴(kuò)展功能：定點鬧時功能，比如在7時59分發(fā)出鬧時信號，持續(xù)時間為1分鐘；整

2、點報時功能，比如計時到整點時發(fā)出聲音，且?guī)c響幾聲。2）提交設(shè)計報告（書面形式）畫出所設(shè)計電路的結(jié)構(gòu)方框圖；分析各部分的工作原理；所含集成電路的管腳和功能說明；通過Multisim 等軟件對所設(shè)計電路進(jìn)行仿真，提交仿真電路的原理圖（電子版）。3）制作數(shù)字鐘（兩人一組共同完成） 實現(xiàn)基本功能，給定統(tǒng)一的元器件，按照自己的設(shè)計方案在面包板上搭建實際電路，并達(dá)到設(shè)計要求。三、課程設(shè)計題目分析: 設(shè)計要點設(shè)計一個精確的秒脈沖信號產(chǎn)生電路設(shè)計60進(jìn)制、24進(jìn)制計數(shù)器設(shè)計譯碼顯示電路設(shè)計操作方面的校時電路設(shè)計整點報時電路 工作原理數(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、整點

3、報時電路等組成。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(gòu)成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”，該計數(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?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進(jìn)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(jìn)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

4、對“時、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。其數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖如下:分頻器校時電路振蕩器秒計數(shù)器分計數(shù)器時計數(shù)器秒譯碼器分譯碼器時譯碼器時顯示器秒顯示器分顯示器 各部件（1） 時鐘振蕩電路。555定時器與RC組成的多諧振蕩器可以產(chǎn)生1kHz的方波信號，可以作為時間標(biāo)準(zhǔn)信號源。（2） 秒脈沖產(chǎn)生電路。分頻器電路將1kHz的方波信號經(jīng)1000次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。（3） 計數(shù)電路。電子時鐘分為小時、分鐘和秒，其中小時為二十四進(jìn)制，分鐘和秒均為六十進(jìn)制，輸出可用數(shù)碼管顯示，所以要求二十四進(jìn)制為0000000000100011計數(shù)，六十進(jìn)制為000000

5、0001100000計數(shù)，并且均為8421編碼形式。（4） 校時校分電路。在剛接通電源或者時鐘走時出現(xiàn)誤差時，則需要進(jìn)行時間的校準(zhǔn)。通?？梢栽谡c時刻和利用電臺或電視臺的信號進(jìn)行校準(zhǔn)，也可以在其他時刻利用別的時間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校對。（5） 譯碼驅(qū)動電路。譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。（6） 顯示數(shù)碼管。本設(shè)計選用LED七段數(shù)字顯示數(shù)碼管，檢驗選用四段數(shù)字顯示。4、 課程設(shè)計的電路設(shè)計部分:555振蕩器555多諧振蕩器產(chǎn)生1kHz。利用555和3個電阻、兩個電容完成電路。其中Cf為剛干擾電容，設(shè)計電路前根據(jù)相關(guān)頻率計算公式計

6、算R1 R2 C的具體取值并通過示波器的顯示來進(jìn)行微調(diào)。公式如下：f=1/T=1.43/(R1+2*R2)*C仿真電路如下：分頻器 74LS160在級聯(lián)使用時一定注意兩個使能端EP、ET的設(shè)置，只有兩個均為高電平才能計數(shù)，當(dāng)?shù)谌壙刂茣r一定是第一級和第二級一同控制第三級。如下圖所示，第二級的EP、ET一同由第一級的RCO控制，第三級的EP由第二級的RCO控制，而ET由第一級的RCO控制，這樣保障了第三級的進(jìn)位是前兩個芯片均計滿益處時。60進(jìn)制計數(shù)器由兩片74LS290構(gòu)成六十進(jìn)制計數(shù)器，聯(lián)接方式如下圖，將一片74LS290作為個位（下圖芯片1），另一片74LS290作為十位（下圖芯片2）。秒計

7、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CP0。下圖電路即可作為秒計數(shù)器，也可作為分計數(shù)器:圖4 60 進(jìn) 制 計 數(shù) 器24進(jìn)制計數(shù)器由兩片74LS290構(gòu)成的二十四進(jìn)制計數(shù)器，連接圖如下：將一片74LS290作為個位（下圖芯片1），另一片作為十位（下圖芯片2），當(dāng)個位值是4，同時十位值是2的時候，兩片同時清零。圖5 24 進(jìn) 制 計 數(shù) 器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(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用與驅(qū)動LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS247。74LS247是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陰

8、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(yīng)七段譯嗎管的輸入端，便可以進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。在譯碼管輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)電阻R作為限流電阻。在模擬過程中,我們直接選用帶有譯碼器的顯示器，也就是將譯碼器和顯示器合并成一個元件。圖6 譯碼顯示電路校正模塊校正電路的工作原理：校時校分電路基本一致，這里只仿真校分電路，方法是控制六十進(jìn)制的時鐘輸入端CP，使用兩個三態(tài)門或者把秒進(jìn)位信號（V2信號源仿真）加入，或者把校分的按鍵信號J1加入，J2用來控制校分和計分切換，由于兩個三態(tài)門U10A和U11A的使能端有效電平剛好相反，J2接地時為校分功能，J2不接地時為計分功能。校時電路與此電路基本一致。

9、圖9 時校正連接電路上電復(fù)位在計數(shù)器清零端處接一個或門即可。五、總電路圖：六、元器件的使用說明：集成異步十進(jìn)制計數(shù)器74LS90集成異步十進(jìn)制計數(shù)器74LS90它是二-五-十進(jìn)制計數(shù)器，若將Qa與CPB相連從CPA輸入計數(shù)脈沖其輸出Qd、Qc、Qb、Qa便成為8421碼十進(jìn)制計數(shù)器；若將Qd與CPA相連，從CPB輸入計數(shù)脈沖其輸出Qd、Qc、Qb、Qa便成為5421碼十進(jìn)制計數(shù)器。74LS90具有異步清零和異步置九功能。當(dāng)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(dāng)R0至少有一個低電平，R9全是高電平時，實現(xiàn)異步置九。當(dāng)R0、R9為低電平時，實現(xiàn)計數(shù)功能。 8421 BCD碼十進(jìn)

10、制 5421 BCD碼十進(jìn)制74LS90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(gòu)成。在555定時器的外部接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙菰?gòu)成多諧振蕩器，再選擇元件參數(shù)使其發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)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

11、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”?？刂齐妷憾送饧与妷嚎筛淖儍蓚€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

12、集電極最大電流可達(dá)50,因此,具有較大的帶灌電流負(fù)載能力。若復(fù)位端 加低電平或接地,可使電路強(qiáng)制復(fù)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。只要在555定時器電路外部配上兩個電阻及兩個電容元件,并將某些引腳相連,就可方便地構(gòu)成多諧振蕩器。譯碼器 74LS48 74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器，下面是74LS48的引腳圖和功能表。74LS48功能表元器件清單序號元件名稱數(shù)量規(guī)格備注1NE555定時器1DIP封裝274LS160D6DIP封裝374LS48N6DIP封裝4共陰數(shù)碼管65電阻6516電阻41057開關(guān)28導(dǎo)線若干9瓷片電容40.1uf1074LS0031174LS20N41274LS04D1213按鍵21474LS125N21574LS126D21674LS90D37、 實習(xí)心得：拿到這份實習(xí)任務(wù)，因為當(dāng)初不認(rèn)真學(xué)習(xí)，還有時間很久的緣故，根本無從下手，而通過再次翻書，借鑒同學(xué)的，與同學(xué)討論等等，讓我對數(shù)字電路以及各種元器件有了重新的了解。而且通過設(shè)計發(fā)現(xiàn)總會有一些小的錯誤，讓我在細(xì)節(jié)的注意上有了更深