集成電路數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

1、存檔資料 成績(jī)： 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 書(shū)所屬課程名稱 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 題 目 集成電路數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì) 分 院 電 信 分 院 專業(yè)班級(jí) 12電氣（2）班 學(xué)號(hào) 20120210470222 學(xué)生姓名 范家明 指導(dǎo)教師 楊小翠 2015年1月日 序號(hào)項(xiàng) 目等級(jí)優(yōu)秀良好中等及格不及格1課程設(shè)計(jì)態(tài)度評(píng)價(jià)2出勤情況評(píng)價(jià)3任務(wù)難度評(píng)價(jià)4工作量飽滿評(píng)價(jià)5任務(wù)難度評(píng)價(jià)6設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性評(píng)價(jià)7論文書(shū)寫(xiě)規(guī)范化評(píng)價(jià)8綜合應(yīng)用能力評(píng)價(jià)綜合評(píng)定等級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱意見(jiàn)評(píng)閱人 職稱 201年 月日 目錄1. 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求41.1 設(shè)計(jì)目的41.2 設(shè)計(jì)要求4 2. 數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.

2、1 原器件清單52.2 整機(jī)原理圖62.3 各部分設(shè)計(jì)原理 62.3.1 晶體振蕩及分頻電路92.3.2 時(shí)間計(jì)數(shù)單元102.3.3 譯碼與顯示電路143. 數(shù)字鐘PCB板的焊接154. 數(shù)字鐘的調(diào)試5. 課程設(shè)計(jì)的心得及體會(huì)6. 參考文獻(xiàn)1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1 設(shè)計(jì)目的1、 熟悉集成電路的引腳排布。2、 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。3、 了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。4、 熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作。1.2 設(shè)計(jì)要求1、 時(shí)間計(jì)數(shù)電路采用24進(jìn)制，從00開(kāi)始到23后再回到00；2、 各用2位數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒；3、 具有手動(dòng)校時(shí)、校分功能，可以分別對(duì)時(shí)、分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；4

3、、 由一個(gè)數(shù)碼顯示管顯示星期；5、 為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定劑準(zhǔn)確，須由晶體振蕩器提供時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；2 數(shù)字電子鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 元件清單（1）74HC4511（ 6片）（2）74LS90（6片）（3）74LS00（1片）（4）共陽(yáng)七段數(shù)碼顯示器（6片）（5）74LS74（1片）（6）CD4060 (1片（7）74LS32（1片）（8）電阻、晶振、電容、導(dǎo)線、錫絲等（若干）2.2 整機(jī)原理圖 圖表 1 整機(jī)原理圖2.3 各部分設(shè)計(jì)原理數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的技計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起是時(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(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)

4、定。通常使用石英晶體振蕩電路構(gòu)成數(shù)字鐘。如下圖3所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖它由石英晶體振蕩器、分頻電路、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器和校時(shí)電路組成。數(shù)字鐘是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、“秒”顯示魚(yú)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，另外應(yīng)有校時(shí)功能和一些顯示星期、報(bào)時(shí)、停電查看時(shí)間等附加功能。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”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。干點(diǎn)路系統(tǒng)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、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶

5、體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”、“秒計(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(hào)，該信號(hào)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分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！笆怯?jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)一天24個(gè)小時(shí)的累計(jì)。5 95 92 3譯碼器譯碼器譯碼器秒計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)器晶體振蕩器分頻器校時(shí)電路數(shù)字鐘構(gòu)成框架圖2.3.1 晶體振蕩及分頻電路圖2中，石英晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768HZ的脈沖信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的定時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。晶振出來(lái)接CD4060分頻，從3端出來(lái)

6、的脈沖為2HZ。圖表 2 晶體振蕩及分頻電路圖3中，再把這2HZ的脈沖信號(hào)接入74LS74的5端出來(lái)即為數(shù)字鐘的1HZ脈沖。圖表 3 1HZ頻率2.3.2 時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有計(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24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為兩位8421BCD碼；一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能，即我們選用74LS90。在本電路中，第一組計(jì)數(shù)器74LS90-1用來(lái)作秒個(gè)位計(jì)數(shù)，輸出端為1Q11 Q1，計(jì)數(shù)范圍為00001001循環(huán)。每當(dāng)計(jì)數(shù)到1001（相當(dāng)于10進(jìn)制數(shù)的9），是再輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖則

7、會(huì)變?yōu)?000，這時(shí)74LS90-的1Q1由高電平變低電平輸出一個(gè)負(fù)跳變脈沖到74LS90-2的時(shí)鐘輸入端即為14端，作為進(jìn)位脈沖使第二組計(jì)數(shù)器74LS90-2做一次秒十位的計(jì)數(shù)。同時(shí)74LS90-1開(kāi)始作下一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)。秒十位 計(jì)數(shù)為6進(jìn)制（可以通過(guò)導(dǎo)線連接10進(jìn)制變?yōu)?進(jìn)制。實(shí)現(xiàn)原理：輸出端2Q42Q32Q22Q1要從0101跳變到0000，中間經(jīng)過(guò)一個(gè)瞬間狀態(tài)0110，這時(shí)我們只須九江2Q2接入74LS90-1，,74LS90-2的1R端，2Q2接入到74LS90-1、74LS90-2的2R端）。74LS90-2輸出端為2Q12Q2，計(jì)數(shù)范圍為00000101循環(huán)。每當(dāng)計(jì)數(shù)到0101（相

8、當(dāng)于10進(jìn)制數(shù)的5）時(shí)，再輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖則會(huì)變?yōu)?4LS90-3的CP端，作為進(jìn)位脈沖使74LS90-3作一次分個(gè)位的計(jì)數(shù)。同時(shí)74LS90-2開(kāi)始下一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)。同理分計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理與秒計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理一樣，用第三組計(jì)數(shù)器74LS90-3作分個(gè)為計(jì)數(shù)，用第四組計(jì)數(shù)器74LS90-4作分十位計(jì)數(shù)。第五組計(jì)數(shù)器74LS90-5和第六組計(jì)數(shù)器74LS90-6作為是計(jì)數(shù)器，但要設(shè)置為24進(jìn)制。（1） 秒計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電路（圖4）圖表 4 秒計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電路（2） 分計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電路（圖5）圖表 5 分計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電路（3） 時(shí)計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電路（圖6）圖表 6 時(shí)計(jì)數(shù)器、譯

9、碼、顯示電路2.3.3 譯碼與顯示電路譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來(lái)。譯碼是把給定的代碼進(jìn)行翻譯，將時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器輸出的思維二進(jìn)制代碼翻譯為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，并通過(guò)LED七段數(shù)碼管。而譯碼器采用CD4511器件組成，在譯碼顯示電路輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，顯示出清楚直觀的數(shù)字符號(hào)。3. 數(shù)字鐘PCB板的焊接按下圖7的連線將數(shù)字鐘焊接好。圖表 7 數(shù)字鐘接線圖（1） 數(shù)字鐘PCB板正面。（2） 數(shù)字鐘PCB板背面。4. 數(shù)字鐘的調(diào)試數(shù)字中系統(tǒng)組成框圖按照信號(hào)的流向分級(jí)安裝，逐級(jí)級(jí)聯(lián)。這里的每一級(jí)是指組成數(shù)字中的各個(gè)功能電路。級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)時(shí)序配合不同步，或劍鋒脈沖干擾，引起的邏輯混亂，可以增加多級(jí)邏輯門(mén)來(lái)延時(shí)。如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能是由于電源電流的跳變引起的，可在集成電路器件的電源端Vcc加退藕濾波電容。通常用幾十微法的大電容與0.01F的小電容相并聯(lián)。5. 課程設(shè)計(jì)的心得及體會(huì)通過(guò)這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。在這過(guò)程中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解，而且更進(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(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟、方法和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意