數(shù)字電子鐘設計電子設計課程設計報告

1、.數(shù)字電子鐘電子技術課程設計報告數(shù)字電子鐘設計 學院:課程：小組成員： 姓名：學號：指導老師：日期: 一、選擇課題數(shù)字電子鐘 二、選題意義和技術指標及設計要求 1、數(shù)字電子鐘設計的意義：數(shù)字電子時鐘早已成為人們生活中不可缺少的必需品，廣泛用于個人家庭及車站、碼頭、劇院和辦公室等公共場所，給人們的生活、工作、學習以及娛樂帶來了極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點。而且它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領域。數(shù)字電子時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置，數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠的超過老式的機械鐘表，并且與機械時鐘相比具有更高的準確

2、性和直觀性，因此具有更廣泛的應用。2、數(shù)字電子鐘的設計要求1）數(shù)字電子鐘的最基本計時功能要保證正常計時；2）數(shù)字電子鐘需要有校時部分以防止走時不準，能做到快速調整時間；3）數(shù)字電子鐘需要有整點報時功能以提醒整點時間的到來；4）盡量設計電路時要做到簡潔人性化，盡量避免復雜的操作。3、數(shù)字電子鐘設計的目的1）熟練掌握我們半年來所學習的數(shù)字電子技術基礎知識；2）通過設計電路，提高對各種集成電路芯片的認識與理解程度；3）熟悉邏輯電路的特點；4）學會熟練使用電路仿真軟件如Multisim的使用；5）提高查找電路故障的能力，培養(yǎng)科學嚴謹?shù)膶W習習慣。4、數(shù)字電子鐘的技術指標1）設計信號發(fā)生器并產生1HZ頻率

3、的時鐘脈沖信號；2）使用7段數(shù)碼管實現(xiàn)精準的“時”、“分”、“秒”顯示計時；3）以24小時為一個循環(huán)計數(shù)周期；4）具有手動校時功能，可以隨時調整時間防止時間走時不準。三、電路設計原理分析 1、整體設計方案 數(shù)字電子鐘是一種時許組合邏輯電路。原理圖如下：校時電路信號發(fā)生器秒計數(shù)器秒計數(shù)器分計數(shù)器分計數(shù)器時計數(shù)器時計數(shù)器秒譯碼器秒譯碼器分譯碼器分譯碼器時譯碼器時譯碼器秒顯示數(shù)碼管（個位）秒顯示數(shù)碼管（十位）分顯示數(shù)碼管（個位）分顯示數(shù)碼管（十位）時顯示數(shù)碼管（個位）時顯示數(shù)碼管（十位）該系統(tǒng)由信號發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼器、顯示數(shù)碼管等幾部分組成。該系統(tǒng)的工作過程是：信號發(fā)生器產生穩(wěn)定的脈沖信號，輸出

4、的信號頻率為1HZ，作為數(shù)字電子鐘的基準信號。信號發(fā)生器產生的每秒一次的方波信號輸入到時、分、秒的計數(shù)器，秒計數(shù)器滿60后向分鐘計數(shù)器進位，分鐘計數(shù)器計滿60后向小時計數(shù)器進位，小時計數(shù)器以24小時為一個周期循環(huán)，滿24清零從頭開始。所有計數(shù)顯示都由譯碼器連接七段數(shù)碼管顯示，當然計數(shù)過程中出現(xiàn)誤差，可以采用校時電路進行調整。2、各部分電路設計1）信號發(fā)生器 信號發(fā)生器利用555電路，通過電容電阻定時，產生穩(wěn)定頻率的信號脈沖供數(shù)字電子鐘的基準計數(shù)信號。2）六十進制計數(shù)電路設計 整個電子鐘電路中秒計數(shù)和分計數(shù)都要用到六十進制計數(shù)電路。 六十進制電路可以利用兩片74LS160來實現(xiàn)，具體原理圖如下：

5、& COCP A BCD74LS160（1）RCTTCTPCOCP ABCD74LS160（2）3）二十四進制電路設計： 數(shù)字電子鐘電路中“時”部分要用到二十四進制計數(shù)電路。 二十四進制電路可以用兩片74LS160來實現(xiàn)，其原理圖如下：&RCTCPCOCP ABCD74LS160（2） COCP A BCD74LS160（1） 4）譯碼顯示電路設計： 譯碼器與七段數(shù)碼管相連接，達到翻譯代碼并顯示為數(shù)字的作用。七段數(shù)碼管顯示十進制的數(shù)字。5）校時電路設計： 對于數(shù)字電子鐘，校時功能應該說是必不可少的部分。利用單刀雙擲開關切斷信號脈沖。當開關打到1端時電路正常計數(shù)工作，當開關打到2

6、端時，“時”或“分”部分可以自由計數(shù)到你想要的時間。6）整點報時電路：采用74LS02和74LS30實現(xiàn)。四、元件清單元件名稱個數(shù)（個）74LS48674LS160674LS00674LS02174LS301NE555P1七段數(shù)碼管6單刀雙擲開關2蜂鳴器1發(fā)光二極管1電阻（100K）2電阻（2K）1電容（4.7F）1電容（0.01F）1插線若干74LS48: 74LS160： 74LS00: 74LS02：74LS30： NE555：五、仿真電路使用數(shù)字電子仿真軟件Multisim進行仿真。1、脈沖信號發(fā)生器根據公式：f = 1.43/C（R1 + 2R2）產生約1HZ的信號脈沖，我們選取C

7、= 4.7F，R1 = R2 =100KNE555構成的信號發(fā)生器： 2、校時電路當開關打到一端時電路正常計數(shù)計時；當開關打到另一端時，“時”、“分”電路處于校時狀態(tài)，能實現(xiàn)時分的同時校時。具體仿真電路如下:圖中的單刀雙擲開關S1和S2，其中的S1是“時”校時開關；S2是“分”校時電路，S1置于上端時電路處于“時”校時狀態(tài)，處于下端是正常計數(shù)狀態(tài)；S2置于上端時電路處于“分”校時狀態(tài)，處于下端是正常計數(shù)狀態(tài)。3、計數(shù)電路1）24進制計數(shù)器： 24進制計數(shù)器由兩片74LS160連接成，采用了反饋清零法，時鐘同步。低位片進位給高位的CTT和CTP。2）60進制計數(shù)器：4、顯示電路 顯示電路由74L

8、S48和七段共陰數(shù)碼管連接，將74LS160輸出的信號翻譯到數(shù)碼管上實現(xiàn)顯示十進制數(shù)的目的。具體仿真電路如下：5、整點報時電路 整點報時電路將實現(xiàn)59分50秒到59分59秒期間鳴響，在50、52、54、56、58秒時各響一下。具體仿真電路如下：6、總電路如下：六、實驗結果信號發(fā)生器：信號發(fā)生源指示燈555輸出波形： 由圖看出信號發(fā)生器的輸出波形的周期約為964ms，可計算出頻率約為1.04，和仿真波形幾乎相同。整點報時部分：蜂鳴器 總電路七、實驗步驟1、查找資料確定選題，最終確定數(shù)字電子鐘為課設題目。2、查找資料、通過對比確定電路模型及所選取的元件。3、進行Multisim仿真，不斷調試，查看

9、仿真結果是否達到我們期望的效果。4、仿真無誤后，小組三人列出元件清單，一起去電子商城購買所需元件和電路板。5、按照仿真電路，進行插線。首先連接信號發(fā)生器電路，進行調試，使其穩(wěn)定輸出1HZ的脈沖信號。6、連接“秒”電路部分，進行調試，使“秒”部分電路實現(xiàn)正常計數(shù)功能，再連接“分”電路，進行調試。7、“秒”、“分”電路計時均正確后連接“時”部分電路，進行調試直至正確計數(shù)。8、“秒”、“分”、“時”電路基本計數(shù)功能實現(xiàn)后，連接校時電路，進行調試，直至校時效果出現(xiàn)。9、校時完成后，連接整點報時電路，實現(xiàn)整點報時功能。10、所有部分都完成后，進行整個電路所有功能調試，出現(xiàn)故障一部分一部分的檢查排除，直至

10、最后效果出來為止。八、個人體會我們小組一共三個人，通過我們的共同努力與相互配合，終于比較圓滿地完成了這次課設。在實驗過程中有喜有憂，最終能夠苦盡甘來，嘗到了勝利的果實與成功的喜悅。課程設計是我們電子技術課程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，也是鍛煉我們動手能力與綜合運用知識的能力、分析與解決實際問題的能力的一個很好的途徑。另外在設計電路、分析電路中查閱不少的資料，這樣擴展了我在電氣技術方面的知識和視野，也培養(yǎng)了創(chuàng)造力。這次課程設計真的可以用“苦盡甘來”來形容，在這個過程中，我們遇到了許許多多的困難，當然也有相應的通過自己的努力解決困難之后的那份喜悅，這份喜悅真的是其他任何喜悅所代替不了的。我們嘗到了設計電

11、路的迷茫；我們嘗到了那巨多連線的復雜；也嘗到了電路連接完成后卻沒有出現(xiàn)預期效果的那種焦急與煩躁。調試電路真的是最考驗人的細心和耐心的一個過程，需要仔細分析查找問題原因，排除故障，再調試周而復始，一次又一次，但功夫不負有心人，我們的堅持，我們的不放棄，終于讓我們看到了理想的效果，看到了完整的一個作品。那一刻真的是由衷的開心?？蒲?，就是這么一個讓你歡喜讓你憂的東西！除此之外，這次課設讓我們的動手能力有了很大提高，但也發(fā)現(xiàn)了自己有很多不足，在以后的學習中還有待提高。同時也為以后的課程設計積累了一筆豐富的經驗，我相信，以后的課設我會越做越好！最后非常感謝老師的耐心指導和幫助，希望我們的課設有更大突破O(_)O！九、小組分工及自我評價1、小組分工：王佳琦（我）：負責整點報時電路和555信號發(fā)生器的接線調試和故障排查修改；部分主體電路故障排查。陳京杭：設計并完成multisim電路仿真，仿真電路故障檢查和修改；校時電路調試修改和部分電路故障排查。張國銳：負責主體電路包括校時電路、時分秒的計時電路、譯碼器