課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

1、數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2實(shí)驗(yàn)題目描述和要求 23設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容23.1實(shí)驗(yàn)名稱23.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3.3實(shí)驗(yàn)器材及主要器件23.4數(shù)字電子鐘基本原理33.5數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇3-83.6數(shù)字電子鐘電路圖93.7數(shù)字電子鐘的組裝與調(diào)試94實(shí)驗(yàn)結(jié)論95實(shí)驗(yàn)心得10參考文獻(xiàn) 101實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆战M合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測試方法；進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力；提高電路布局布線及檢查和排除故障的能力；培養(yǎng)書寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。2實(shí)驗(yàn)題目描述和要求（1）按24小時(shí)制直接顯示“時(shí)”“分”“秒”；（2）當(dāng)

2、電路發(fā)生走時(shí)誤差時(shí)具有校時(shí)功能；（3）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，報(bào)時(shí)音為四低一高，即59分55秒，56秒，57秒，58秒輸出500HZ信號(hào)，在59秒時(shí)輸出1000HZ信號(hào)，持續(xù)時(shí)間為1秒，結(jié)束時(shí)正好正點(diǎn)；（4）用中，小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，并在實(shí)驗(yàn)板組裝調(diào)試（用555定時(shí)器產(chǎn)生1秒時(shí)鐘信號(hào)源）（5）畫出各單元電路圖，邏輯電路圖，寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告3設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容3.1實(shí)驗(yàn)名稱數(shù)字電子鐘3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#183;掌握數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法；·熟悉集成電路的使用方法。3.3實(shí)驗(yàn)器材及主要器件9 / 9文檔可自由編輯打?。?）cc40192（ 6片）（2）cc4011（6片）（3）74LS2O（

3、2片）（4）共陰七段顯示器（6片）（5）電阻、電容、導(dǎo)線等（若干）3.4數(shù)字電子鐘基本原理數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖3-4所示。它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。  圖3-43.5數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇（一）計(jì)數(shù)器秒脈沖信號(hào)經(jīng)過6級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)。“秒”“分”計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制，小時(shí)為二十四進(jìn)制。（1）六十進(jìn)制計(jì)數(shù)由分頻器來的秒脈沖信號(hào)，首先送

4、到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達(dá)到60秒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，所以，選用兩片cc40192和一片cc4011組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。其中，“秒”十位是六進(jìn)制，“秒”個(gè)位是十進(jìn)制。如圖3-4-3-1所示。圖3-4-3-1所示（60進(jìn)制計(jì)數(shù)構(gòu)造）（2）二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)“12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)器是按照“0102032223000102”規(guī)律計(jì)數(shù)的，這與日常生活中的計(jì)時(shí)規(guī)律相同。在此實(shí)驗(yàn)中，它是由兩片cc40192和一片cc4011構(gòu)造成的同步二十四計(jì)數(shù)器，利用異步清零端實(shí)現(xiàn)起從2300的翻轉(zhuǎn)，其中“24”為過渡狀態(tài)不顯示。其中，“時(shí)”十位是3進(jìn)制，“時(shí)”

5、個(gè)位是十進(jìn)制。如圖3-4-3-2所示.如圖3-4-3-2所示.（二）顯示器本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽極顯示器或共陰極顯示器。74LS48譯碼器對(duì)應(yīng)的顯示器是共陰極顯示器。（三）校時(shí)電路當(dāng)數(shù)字鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”“分”“秒”的校準(zhǔn)。在電路中設(shè)有正常計(jì)時(shí)和校對(duì)位置。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“時(shí)”“分”的校對(duì)。對(duì)校時(shí)的要求是，在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。需要注意的時(shí)，校時(shí)電路是由與非門構(gòu)成的組合邏輯電路，開關(guān)S1或S2為“0”或“1”時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，為防止這一情況的發(fā)生我在原本接校時(shí)脈沖的端口接到

6、了實(shí)驗(yàn)裝置的“單次脈沖”端口，這樣既時(shí)限內(nèi)了防抖動(dòng)，又可以利用手動(dòng)操作來完成校時(shí)。校時(shí)電路圖（四）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 數(shù)字鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)是最基本的功能之一。實(shí)驗(yàn)要求的是在離整點(diǎn)差10秒時(shí)，每隔一秒鳴叫一次，每次持續(xù)時(shí)間為一秒，共響5次，前4次為低音500Hz，最后一聲為高音1000Hz。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路如圖6所示。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路主要由控制門電路和音響電路兩部分組成。1、控制門電路部分： 由11個(gè)與非門組成。圖中與非門的輸入信號(hào)Q4、Q3、Q2、Q1、分別表示“分十位”、“分個(gè)位”、“秒十位”、“秒個(gè)位”的狀態(tài)，下標(biāo)中的D、C、B、A分別表示組成計(jì)數(shù)器的四個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)。由上圖可以看出：Y1=QC4*QA4*Q

7、D3*QA3Y2=Y1*QC2*QA 2 以上二式表示當(dāng)分十位為5（即QC4QA4=101）、分個(gè)位為9（即QD3QA3=1001）、秒十位為5（即QC2QA2=101）時(shí)，即59分50秒時(shí)發(fā)出控制信號(hào)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)字鐘電路要求在59分55秒、56秒、57秒、58秒、59秒時(shí)各鳴叫一次。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到59分50秒時(shí)，分、秒計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：QD4QC4QB4QA4=0101（分十位）QD3QC3QB3QA3=1001（分個(gè)位）QD2QC2QB2QA2=0101（秒十位）QD1QC1QB1QA1=0000（秒個(gè)位）前四聲計(jì)數(shù)器狀態(tài)發(fā)生在59分55秒至59分58秒之間。因此，只有秒個(gè)位的狀態(tài)發(fā)生變

8、化，而其他計(jì)數(shù)器的狀態(tài)無需變化，所以可保持不變。此時(shí) QC4=QA4=QD3=QA3=QC2=QA2=1不變，將它們相與即得Y2。而55秒、56秒、57秒、58秒，59秒時(shí)的秒計(jì)數(shù)器個(gè)位狀態(tài)分別為QD1QC1QB1QA1=0101（55秒）QD1QC1QB1QA1=0110（56秒）QD1QC1QB1QA1=0111（57秒）QD1QC1QB1QA1=1000（58秒）并根據(jù)需要，前四聲為低，則接如500Hz的脈沖信號(hào)。最后一聲的各計(jì)數(shù)器狀態(tài)分別如下：QD4QC4QB4QA4=0000（分十位）QD3QC3QB3QA3=0000（分個(gè)位）QD2QC2QB2QA2=0000（秒十位）QD1QC1

9、QB1QA1=0000（秒個(gè)位）即只須將分進(jìn)位信號(hào)和1KHz的脈沖信號(hào)接入即可。如圖4-2-4所示如圖4-2-4所示（圖中報(bào)警器用指示燈來表示）3.6數(shù)字電子鐘電路圖3.7數(shù)字電子鐘的組裝與調(diào)試由圖中所示的數(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)邏輯門來延時(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)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過運(yùn)用數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的24小時(shí)制的數(shù)

10、字電子時(shí)鐘，經(jīng)過試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了一下基本功能：1. 能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。2. 能實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，并分別在55秒、56秒、57秒、58秒、59秒實(shí)現(xiàn)了“四短一長”的報(bào)時(shí)效果。3. 能定時(shí)控制，且能驚醒校正時(shí)間（通過開關(guān)調(diào)時(shí)、分）。5 .實(shí)驗(yàn)心得通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(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(duì)待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。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)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。另外，我還漸漸熟悉了mutisim這個(gè)仿真軟件的各個(gè)功能，讓我體會(huì)