數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)方案數(shù)字時(shí)鐘

1、數(shù)字時(shí)鐘技術(shù)報(bào)告概要數(shù)字鐘是一個(gè)將“時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝 置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒。一 個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒、”計(jì)數(shù)器、 譯碼器及顯示器組成。由于采用純數(shù)字硬件設(shè)計(jì)制作，與傳統(tǒng)的機(jī)械 表相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)，顯示直觀，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中的數(shù)字時(shí)鐘采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”“秒”的顯示 和調(diào)整。通過(guò)采用各種集成數(shù)字芯片搭建電路來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。具體用到了 555震蕩器，74LS90及與非，異或等門(mén)集成芯片等。該電 路具有計(jì)時(shí)和校時(shí)的功能。在對(duì)整個(gè)模塊進(jìn)行分析和畫(huà)出總體電路圖后， 對(duì)各模塊進(jìn)行

2、仿真 并記錄仿真所觀察到的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)電路基本上能夠符合設(shè)計(jì)要求！一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。(1)功能。此數(shù)字鐘能顯示“時(shí)、分、秒”的功能，它的計(jì)時(shí)周 期是24小時(shí)，最大能顯示 23時(shí)59分59秒，并能對(duì)時(shí)間進(jìn) 行調(diào)整和校對(duì)，相對(duì)于機(jī)械式的手表其更為準(zhǔn)確。(2 )系統(tǒng)框圖系統(tǒng)方框圖1(3)系統(tǒng)組成。1秒發(fā)生器：由555芯片和RC組成的多諧振蕩器，其 555 上3的輸出頻率由接入的電阻與電容決定。2. 校時(shí)模塊：由74LS03中的4個(gè)與非門(mén)和相應(yīng)的開(kāi)關(guān)和電阻 構(gòu)成。3. 計(jì)數(shù)器：由74LS90中的與非門(mén)、JK觸發(fā)器、或門(mén)構(gòu)成相應(yīng)芯片串接得到二十四、六十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，再由74LS90與74LS08相連

3、接而得到秒、分、時(shí)的進(jìn)分別進(jìn)位。4. 譯碼器：選用BCD鎖存譯碼器4511,接受74LS90來(lái)的信 號(hào)，轉(zhuǎn)換為7段的二進(jìn)制數(shù)。5.顯示模塊：由7段數(shù)碼管來(lái)起到顯示作用，通過(guò)接受 CD4511的信號(hào)。本次選用的是共陰型的CD4511。、各部分電路原理1秒發(fā)生器：555電路內(nèi)部（圖2-1 ）由運(yùn)放和RS觸發(fā)器共同組成，其工作原理由 8處接VCC ,C1處當(dāng)Uco=2/3Vcc>u11時(shí)運(yùn)放輸出為1，同理C2也一樣。最終如圖3接口就輸出矩 形波，而形成的秒脈沖。* Ohil3 LU .1- Ti 1* 11 1| 11 1 '1illill|'11 11» 11 11

4、圖2-1內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖輸入出1±, u-L呂輸岀口 U晶體営T 10XX0導(dǎo)通1A 3U匚導(dǎo)通1"3匚匚1戡止1< 3保持保持圖2-2555功能表2.校時(shí)模塊：校時(shí)模塊主要由74LS03中的4個(gè)與非門(mén)構(gòu)成（圖 2-3），由其功能圖看得出只要有一個(gè)輸入端由H到L或者從L到H都會(huì)使輸出端發(fā)生高低變化。因此通過(guò)開(kāi)關(guān)的撥動(dòng)產(chǎn)生高低信號(hào)從而對(duì)時(shí)、分處的計(jì)數(shù)器起到調(diào)數(shù)作用。圖2-3校時(shí)模塊圖InputsOutputAByLLHLHHHLHHHL圖3-3 74LS03功能圖3.計(jì)數(shù)器：通過(guò)74LS90來(lái)計(jì)數(shù)，由14接腳INPUT為秒脈沖 信號(hào)輸入端，從而使輸出端到 CD4511上產(chǎn)生1

5、0進(jìn)制數(shù)，這 里相互之間的74LS90的連接能相應(yīng)的產(chǎn)生 60進(jìn)制和24進(jìn) 制數(shù)，由個(gè)位到十位是當(dāng)各位控制的74LS90輸出到8、9是Qd變?yōu)镠，又從9到0是Qd變?yōu)榈?，從而使十?74LS90 的14接口輸入由H到L進(jìn)一位（圖2-5和圖2-7）。關(guān)于24 進(jìn)制和60進(jìn)制的控制是由74LS08控制的，如圖2-5所示 74LS08控制的是60進(jìn)制數(shù)，當(dāng)Qb、Qc輸出高電平時(shí)，即 此時(shí)數(shù)碼管顯示的 60, 74LS08的與門(mén)輸出H，到74LS90的 R0（1）、R0（ 2）從而達(dá)到清零的作用，與此同時(shí)又到下一時(shí)鐘處的74LS90的14接口處而達(dá)到進(jìn)位作用。同理 24進(jìn)制 就是把十位上的 Qb和個(gè)位

6、上的Qc與74LS08上的與非門(mén)相 連而達(dá)到清零作用。U35 4$11 4tso->O O i-LJ Lfc. O O C3 CJ O d o QS407U3U7RD(DRD(2>R9(l)R0C2)74LS0D <TE»T>U6QD QIQ231214CrCKA< > CKB1W)R0C2)W)RSt?)74LS0D<T&cir>QDQIQ2Q312fl1J圖2-5ITMPIJT圖2-6Reset In puts復(fù)位輸入輸岀R0R0(2)R9R9QDQCQBQAHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNT

7、COUNTCOUNTCOUNTLXLXLXXLXLLXCou nt輸岀QDQCQBQA0LLLL1LLLH2LLHL3LLHH4LHLL5LHLH6LHHL7LHHH8HLLL9HLLH圖2-74顯示模塊：顯示模塊由CD4511和數(shù)碼管組成。其功能表如圖2-8和圖2-9所示。(Q O O LJJ U- O 口口 Q O Q a Or i - ohU354511< CD O O UJ u- O O 口 O Q O Q OU344511圖2-8»入ftXEBIETAj&A.AdY.YbYcYd"一 1Y*YrLLLtLLX XHHHHHHL*XxXL LL LHL

8、LHHLL* *HLHLLLX XHlHHlHlHL HH H H HL H；HHHlHHlHHLH5CLHLHlllHlHlHHHlHlHLMXX HHLLL列圖2-9三、裝配與調(diào)試整個(gè)裝配過(guò)程分為四各階段過(guò)程:5551.秒脈沖信號(hào)模塊：在焊接結(jié)束后接上正負(fù)極，看 上3接口處的發(fā)光二極管的是否能亮，來(lái)判斷是否成功2秒顯示模塊：焊好秒顯示模塊時(shí)，接上555秒脈沖模塊發(fā)現(xiàn)不能正常工作，數(shù)碼管都顯示00,后來(lái)又看電路圖，原來(lái)74LS90上的2、3接口并沒(méi)有接上，原電路圖是接上 74LS08后才能正常工作。后來(lái)由使 74LS90上的2、3接地， 就能正常工作了。3時(shí)、分顯示模塊：其實(shí)這一模塊和秒顯示

9、模塊接線都 一樣的，所以焊上后用同樣用555秒脈沖模塊一樣調(diào)試都能正常工作。4.校時(shí)模塊：這也是最后調(diào)試模塊（總調(diào)試），這個(gè)過(guò)程前面調(diào)試都沒(méi)有問(wèn)題，接下來(lái)會(huì)有問(wèn)題的話，就是時(shí)、分、 秒模塊的連接問(wèn)題或者是校時(shí)電路的問(wèn)題，也可能是74LS08的連接問(wèn)題，當(dāng)然還可能是芯片問(wèn)題。這次調(diào)試要達(dá)到的效 果就是總的效果，走秒、走分、走時(shí)以及可以調(diào)數(shù)。還好最 后沒(méi)出問(wèn)題，總的效果沒(méi)問(wèn)題。四、技術(shù)總結(jié)。本電路采用純數(shù)字電路制作，剛開(kāi)始也是不知道怎么 下手，總的制作過(guò)程分為三個(gè)過(guò)程：1制作前期：從圖書(shū)館借閱圖書(shū)查找相應(yīng)的課題，并從網(wǎng)上查找相應(yīng)的課設(shè)和論文，最終決定選定制作數(shù)字時(shí)鐘。2制作中期：從相應(yīng)的圖書(shū)和論文

10、中選定電路圖，本組三人分模塊去弄，各自把各自的模塊搞懂，并一定時(shí)間相應(yīng) 討論進(jìn)度，了解整個(gè)模塊的運(yùn)行原理。用Protues仿真軟件進(jìn)行相應(yīng)的仿真（圖1-1）,并能成功運(yùn)行運(yùn)行。在仿真中對(duì) 原電路圖進(jìn)行了一定的修改，原來(lái)的分頻板塊取消了（分頻 模塊目的是降低555脈沖的輸出頻率），由于可以通過(guò)改變 555模塊的電阻和電容，從而得到1秒脈沖，就直接就接上555秒脈沖電路。本來(lái)打算用晶振來(lái)做秒脈沖的但是覺(jué)得555報(bào)警電路以前做過(guò)覺(jué)得簡(jiǎn)單就用555秒脈沖電路，并且顯示模塊在實(shí)際焊接的時(shí)候數(shù)碼管沒(méi)有4段的，就利用電子實(shí)習(xí)時(shí)做八路搶答器時(shí)顯示模塊是利用CD4511接上的，最后就采用 CD4511 （圖 4

11、-2）。3制作后期：從仿真的電路圖中確定元器件，去采購(gòu)相應(yīng)的元器件，并通過(guò) Protues軟件對(duì)電路進(jìn)行了相應(yīng)的排版 （圖4-3），最后開(kāi)始焊接電路，一點(diǎn)一點(diǎn)的進(jìn)行調(diào)試。圖4-1圖4-2II圖4-3：五、心得體會(huì)參加培訓(xùn)快一個(gè)月，最后也終于把東西做出來(lái)了，十分高興。 這次做的說(shuō)實(shí)話到最后還十分沒(méi)底，在上次參加了雙基電子設(shè)計(jì)大 賽，用Proteus做了個(gè)“智能冰箱”，當(dāng)時(shí)在Proteus上可以正常運(yùn)作， 效果那是非常的好，但是最后做出來(lái)的效果，可以說(shuō)完全沒(méi)效果，還 花了這么多時(shí)間，十分受挫。不過(guò)現(xiàn)在想想當(dāng)時(shí)做的是用單片機(jī)控制 的，關(guān)于單片機(jī)還完全不了解，因此單片機(jī)很多細(xì)節(jié)性的東東不知道， 做出來(lái)沒(méi)效果也是肯定的。當(dāng)然上次比賽也是第一次參加，也是第一 次自己設(shè)計(jì)東西，并要讓它能正常工作，很多細(xì)節(jié)的都不懂，花了很 多時(shí)間而達(dá)到的效果也并不大。因此總結(jié)上次的經(jīng)驗(yàn)，這次果斷十分 小心，一點(diǎn)一點(diǎn)的弄好。先確定項(xiàng)目，在尋找相應(yīng)的論文。在對(duì)著電 路圖和數(shù)電資料書(shū)一點(diǎn)一點(diǎn)的把原理弄懂， 這樣