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、公安技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程 數(shù)字電子技術(shù) 題目 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 年級(jí) 專(zhuān)業(yè) 學(xué)號(hào) 學(xué)生 任課教師 2014 年 12 月 29 日1目錄一、引言 1二、方案論證選擇 .2 2.1 設(shè)計(jì)要求 2 2.2 系統(tǒng)框圖 22.3 設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)題 .11六、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) .11附錄：元件清單參考資料一、 引言目前

2、市場(chǎng)上提供的無(wú)論是機(jī)械鐘還是石英鐘在晚上無(wú)照明的情況下都是不可見(jiàn)的。要知道當(dāng)前的時(shí)間，必須先開(kāi)燈，故較為不便?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)了這樣一類(lèi)的電子鐘，它以六只LED數(shù)碼管來(lái)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(lèi)電子鐘一般是采用大型顯示器件，適用于銀行、車(chē)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(jiàn)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

3、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、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(guò)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(jiàn)，看起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，但是其中包含的學(xué)問(wèn)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(lái)了，老師說(shuō)過(guò)，對(duì)芯片等元器件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

4、可以提高自己的動(dòng)手能力以及實(shí)際問(wèn)題中解決問(wèn)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(lè)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2.3設(shè)計(jì)過(guò)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(mén)，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(mǎn)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)數(shù)

5、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(mén)，可以在整點(diǎn)之前輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(kāi)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(kāi)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(wèn)題，進(jìn)位接線(xiàn)和校時(shí)接線(xiàn)接在不同的時(shí)鐘輸入端。三、電路仿真與設(shè)計(jì)3.1所需芯片及芯片管腳圖 CD451

6、8 CD4068 CD4002 CD4011 CD4069 5553.2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(mén)，實(shí)現(xiàn)置零和進(jìn)位。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)镃MOS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)，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(mén)，當(dāng)輸出是0000的時(shí)候提供一個(gè)進(jìn)位信號(hào)

7、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)01100000，即六十進(jìn)制。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(lái)自秒十位的進(jìn)位信號(hào)，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(guò)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09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

8、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(mén)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。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(kāi)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(xiàn)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(lái)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CD406

9、8，CD4068是一個(gè)8輸入與/與非門(mén)，與非門(mén)的引腳分別接CD4518芯片的對(duì)應(yīng)的輸出引腳，使其在59分51秒開(kāi)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)。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(guò)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。3.5綜合電路四、電路調(diào)試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(lái)后，還要進(jìn)行接線(xiàn)，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(guò)程中，遇到兩個(gè)問(wèn)題：1、電路模塊之間或者接線(xiàn)之

10、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(xiàn)之后，這個(gè)問(wèn)題也解決了，計(jì)數(shù)器正常工作。2、第二個(gè)問(wèn)題也是最關(guān)鍵的問(wèn)題，關(guān)系到校時(shí)電路這一部分能否做出來(lái)的問(wèn)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(wèn)題，由于CD4518的仿真庫(kù)出錯(cuò)，所以在仿真軟件上試驗(yàn)的話(huà)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)镃D4518的仿真出錯(cuò)，于是將進(jìn)位信號(hào)和校時(shí)信號(hào)接在不同的時(shí)鐘輸入端上，解決了互相干擾的問(wèn)題，同時(shí)也可以正

11、常校時(shí)。經(jīng)過(guò)調(diào)試，整個(gè)電路的功能實(shí)現(xiàn)了。五、存在問(wèn)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(méi)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(méi)有一個(gè)開(kāi)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(lè)”也顯得有些單調(diào)。六、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)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(kāi)理論，由于對(duì)課本的內(nèi)容還不是很熟悉，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

12、圖書(shū)館查找相應(yīng)的資料，抱著好幾本書(shū)就在那里認(rèn)真地查，查的過(guò)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(lái)就是開(kāi)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(guò)我這個(gè)題目的核心芯片在仿真上面，出現(xiàn)了一些問(wèn)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(lái)講這是沒(méi)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(xiàn)是一樣的，不過(guò)在真實(shí)的接線(xiàn)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(guò)在實(shí)際接線(xiàn)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(wèn)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(wú)論是做什么研究，都必須要有一種認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，比如說(shuō)，獨(dú)立思考獨(dú)立完成，認(rèn)真接線(xiàn)，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(wú)論最后的結(jié)果是怎樣，你參與了，你就肯定有收獲。在這