數(shù)字電子時(shí)鐘

1、課 程 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）任 務(wù) 書專 業(yè) 班 級 姓名 一、課程設(shè)計(jì)（論文）題目 二、課程設(shè)計(jì)（論文）工作：自 年 月 日起至 年 月 日止。三、課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求：1、 序號項(xiàng) 目等級優(yōu)秀良好中等及格不及格1課程設(shè)計(jì)態(tài)度評價(jià)2出勤情況評價(jià)3任務(wù)難度評價(jià)4工作量飽滿評價(jià)5任務(wù)難度評價(jià)6設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性評價(jià)7論文書寫規(guī)范化評價(jià)8綜合應(yīng)用能力評價(jià)綜合評定等級 學(xué)生簽名： 年 月 日課程設(shè)計(jì)（論文）評閱意見評閱人 職稱 2013 年 月 日 目錄一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的5二、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材6三、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理8實(shí)驗(yàn)電路圖9印刷電路板圖9四、課程設(shè)計(jì)操作步驟10焊接技術(shù)11注意事項(xiàng)11五、課

2、程設(shè)計(jì)心得12六、參考文獻(xiàn)（資料）14 一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的 數(shù)字電子鐘由秒信號發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用555構(gòu)成的振蕩器或石英晶體振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(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，該信號將作為“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，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天24h的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七

3、段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。校時(shí)電路是來對“時(shí)、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。2 設(shè)計(jì)方案1 任務(wù)要求l 時(shí)鐘的“時(shí)”要求用兩位顯示;上、下午用發(fā)光管作為標(biāo)志；l 時(shí)鐘的“分”、“秒”要求各用兩位顯示；l 整個(gè)系統(tǒng)要有校時(shí)部分（可以手動，也可以自動），校時(shí)時(shí)不能產(chǎn)生進(jìn)位；l 系統(tǒng)要有鬧鐘部分，聲音要響5秒（可以是一聲一聲的響，也可以連續(xù)響）。2 設(shè)計(jì)原理n 由石英晶體多諧振蕩器和分頻器產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。n “秒電路”、“分電路”均為0059的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路； “時(shí)電路”為0023的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路；3 設(shè)計(jì)原理及其框圖1 數(shù)字顯示電子鐘的構(gòu)成

4、該數(shù)字顯示電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于數(shù)碼管的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)。另外應(yīng)有校時(shí)功能和鬧鐘功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，“鬧鐘”、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。二、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材1.電烙鐵、焊錫2.螺絲刀、鑷子、鉗子等必備工具、萬用表。3 元器件l 10M電阻5個(gè)l 500電阻14個(gè)l 30p電容2個(gè)l CD4511集

5、成塊6塊l CD4060集成塊1塊l 74HC390集成塊3塊l 74HC51集成塊1塊l 74HC00集成塊4塊l 74HC30集成塊1塊l 32.768k時(shí)鐘晶體1個(gè)l 共陰八段數(shù)碼管6個(gè)l 蜂鳴器1個(gè)l 網(wǎng)絡(luò)線2米l 鑷子1把l 剪刀1把l 四連面包板1塊三、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理2 數(shù)字鐘的工作原理1 晶體振蕩器電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。圖3-2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(gè)電路中，非門與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，實(shí)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 阻為非門提供偏置，使電

6、路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)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(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級數(shù)。從有關(guān)手冊中，可查得C1、C2均為30pF。當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。 由于CMOS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，非門電路可選74HC0

7、0。2 分頻器電路 通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到z的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將z的振蕩信號分頻為Z的分頻倍數(shù)為（），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于極進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的進(jìn)制計(jì)數(shù)器有等。 本電路采用CD4060來構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)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。計(jì)數(shù)為級進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將Z的信號分頻為Z，其內(nèi)部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。 圖3-3 CD

8、4046內(nèi)部框圖3 時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為碼。一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC390來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選，其內(nèi)部邏輯框圖如圖.所示。該器件為雙異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）。 圖3-4 74HC390(1/2)內(nèi)部邏輯框圖 秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將與（下降沿有效）相連即可。（下降沒效）與Z秒輸入信號相連，可作為向上的進(jìn)位信號與十位計(jì)數(shù)單元的相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要

9、進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖3-5所示，其中可作為向上的進(jìn)位信號與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的相連。 圖3-5 10進(jìn)制6進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換電路 分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的相連，分十位計(jì)數(shù)單元的作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的相連。 時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用片實(shí)現(xiàn)進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖3-6所示。另外，圖3-6所示電路中，尚余進(jìn)制計(jì)數(shù)單

10、元，正好可作為分頻器Z輸出信號轉(zhuǎn)化為Z信號之用。四、 課程設(shè)計(jì)操作步驟1、對照元件清單目錄表檢察元件是否齊全；2、認(rèn)識識別各種元器件以及認(rèn)清所起作用；3、學(xué)習(xí)S202型收音機(jī)調(diào)頻調(diào)幅的工作原理；4、按照電路圖將元器件焊接在與之對應(yīng)的位置處；5、裝配完畢后，通電進(jìn)行測試，若各項(xiàng)功能齊全則進(jìn)行下一步，若存在缺陷則用萬用表進(jìn)行檢查并糾正；6、作一些基本的調(diào)試；7、把應(yīng)該固定的地方牢固的封?。?、把焊接好的電路板與外殼組裝；9、檢查驗(yàn)收。10、焊接步驟：1.去氧化膜2.引腳吃錫（薄厚均勻且有一定厚度）3.焊接（保證插入元器件的正負(fù)極正確，注意焊接時(shí)松香適量） 焊接技術(shù)：1焊點(diǎn)良好，牢固可靠，整潔可觀，

11、無毛刺2錫量適中，焊接實(shí)踐不宜太長，2-3s為宜3盡量不出現(xiàn)虛、漏、假焊 注意事項(xiàng)：1.剪引腳時(shí)不能破壞焊點(diǎn)2.焊接完成后，經(jīng)仔細(xì)檢查無虛、漏、假焊，并確保無短路狀態(tài)后，通電調(diào)試3.三極管的引腳要插入正確 4.將電位器、耳機(jī)插孔安裝在指定位置，并用烙鐵焊好。要注意使電位器處于一個(gè)平面內(nèi)。 5.最后將揚(yáng)聲器和電源線焊好。 6.檢查焊接是否正確。 安裝焊接完畢后，仔細(xì)對照電路圖和電路板圖核對每個(gè)元器件位置和引線極性，另外還要注意有無搭錫的地方。 第五章 課程設(shè)計(jì)心得我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的

12、東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對我們學(xué)的知識有了更進(jìn)一步的理解。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績無須看的太過于重要，而是設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)