武漢理工-數(shù)電課程設(shè)計(jì)-數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作(共29頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作學(xué) 院專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)姓 名指導(dǎo)教師年月日專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 武漢理工大學(xué) 題 目: 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)仿真與制作 初始條件：利用集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)碼管、脈沖發(fā)生器和必要的門(mén)電路等數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)）要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術(shù)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：0

2、0。具有60進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)。有譯碼、七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。設(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，具有校時(shí)單元、譯碼顯示單元、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、振蕩器電路。確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電路，畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時(shí)間安排： 1） 2010 年 6 月 8 日，教師講解，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2） 2010 年 6 月 2529 日，

3、 在鑒主15樓通信實(shí)驗(yàn)室（3）進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試。3） 2010 年 7 月 3 日上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日課設(shè)答疑地點(diǎn)：鑒主13樓電子科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。 目 錄1 數(shù)字鐘的構(gòu)成1.1方案設(shè)計(jì)2 2 數(shù)字鐘單元電路的設(shè)計(jì)2.1 振蕩器電路設(shè)計(jì).3 2.2 時(shí)間計(jì)數(shù)單元設(shè)計(jì)52.2.1 集成異步計(jì)數(shù)器74LS9052.2.2 用74LS90構(gòu)成秒和分計(jì)數(shù)器電路672.2.4 時(shí)間計(jì)數(shù)單元總電路82.3 譯碼顯示單元電路設(shè)計(jì)92.3.1 譯碼器74LS48 92.3.2 顯示器LG5011AH11132.4 校時(shí)單元電

4、路設(shè)計(jì)153 數(shù)字鐘的實(shí)現(xiàn)電路及其工作原理64 電路的安裝與調(diào)試74.1 Multisim11.0特點(diǎn)17 4.2數(shù)字鐘的仿真完整電路圖.195 電路的安裝與調(diào)試20 5.1安裝與調(diào)試步驟20 5.2實(shí)物圖216課程設(shè)計(jì)心得體會(huì).22.23附錄1.24摘 要數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字電子鐘，從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。數(shù)字電子鐘有以下幾部分組成：振蕩器，分頻器，60進(jìn)制的秒、分計(jì)時(shí)器和24進(jìn)制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，秒、分、時(shí)的譯碼顯示部分及

5、校正電路等。采用74LS系列（雙列直插式）中小規(guī)模集成芯片進(jìn)行硬件的焊接。關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘 振蕩器 計(jì)數(shù)器 譯碼驅(qū)動(dòng) 1 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。主要由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器顯示器和校時(shí)電路組成。振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，通常使用石英晶體震蕩器，然后經(jīng)過(guò)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，或者由555構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)直接產(chǎn)生1HZ的脈沖信號(hào)。秒計(jì)數(shù)器滿(mǎn)60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器滿(mǎn)60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“24翻1”規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送顯示器顯示。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，故需要在

6、電路上加一個(gè)校時(shí)電路，當(dāng)計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。如圖 1-1所示為數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖。時(shí)顯示器分顯示器秒顯示器時(shí)譯碼器分譯碼器秒譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路振蕩器分頻器圖1-1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路構(gòu)成振蕩器。也可以由555定時(shí)器組成。 時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和

7、時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。 顯示電路的組成主要是數(shù)碼管，數(shù)碼管由7個(gè)發(fā)光二極管組成，行成一個(gè)日字形，它門(mén)可以共陰極，也可以共陽(yáng)極，本設(shè)計(jì)中為共陰極七段顯示LED數(shù)碼管。當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正，所以數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能。對(duì)校時(shí)電路的要求是：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)。1.1方案設(shè)計(jì) 方案一：用各種門(mén)電路直接搭接數(shù)字鐘電路，但此種方案花時(shí)間較多，所需元件眾多，電路復(fù)雜。 方案二：用計(jì)數(shù)器74LS90

8、以及譯碼器74LS48等芯片組成電路，所需連線較第一種簡(jiǎn)單很多，很容易實(shí)現(xiàn)。 方案三：用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)及顯示等，這種方案簡(jiǎn)單明了，只需要寫(xiě)好程序就可以，很容易達(dá)到任務(wù)要求。但單片機(jī)對(duì)個(gè)人能力要求較高，需要系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。綜上，由于本人還沒(méi)有學(xué)單片機(jī)所以決定采用第二種方案。2 數(shù)字鐘單元電路的設(shè)計(jì) 2.1振蕩器電路設(shè)計(jì) 圖2-1 用555定時(shí)器組成振蕩器的電路多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱(chēng)矩形波發(fā)生器。“多諧”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖

9、信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。 一、用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1.電路組成：用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖6-11（a）所示：圖中電容C、電阻R1和R2作為振蕩器的定時(shí)元件，決定著輸出矩形波正、負(fù)脈沖的寬度。定時(shí)器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連；集電極開(kāi)路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過(guò)0.01uF電容接地。2.工作原理：多諧振蕩器的工作波形如圖6-11(b)所示：電路接通電源的瞬間，由于電容C來(lái)不及充電，Vc=0v，所以555定時(shí)器狀態(tài)為1，輸出Vo為高電平。同時(shí)，集電極輸出端（7腳）對(duì)地?cái)嚅_(kāi)，電源Vcc對(duì)

10、電容C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間取決于RC充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T10.7(R1+R2)C；暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，即輸出Vo的負(fù)向脈沖寬度T20.7R2C。因此，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱(chēng)矩形波的占空比，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，則D1/2，即輸出信號(hào)的正負(fù)向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。二、多諧振蕩器應(yīng)用舉例：1.模擬聲響發(fā)生器：將兩個(gè)多諧振蕩器連接起來(lái)，

11、前一個(gè)振蕩器的輸出接到后一個(gè)振蕩器的復(fù)位端，后一個(gè)振蕩器的輸出接到揚(yáng)聲器上。這樣，只有當(dāng)前一個(gè)振蕩器輸出高電平時(shí)，才驅(qū)動(dòng)后一個(gè)振蕩器振蕩,揚(yáng)聲器發(fā)聲；而前一個(gè)振蕩器輸出低電平時(shí)，導(dǎo)致后面振蕩器復(fù)位并停止震蕩,此時(shí)揚(yáng)聲器無(wú)音頻輸出。因此從揚(yáng)聲器中聽(tīng)到間歇式的"嗚.嗚"聲響。2.電壓頻率轉(zhuǎn)換器：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器中，若定時(shí)器控制輸入端（5腳）不經(jīng)電容接地，而是外加一個(gè)可變的電壓源，則通過(guò)調(diào)節(jié)該電壓源的值，可以改變定時(shí)器觸發(fā)電位和閥值電位的大小。外加電壓越大，振蕩器輸出脈沖周期越大，即頻率越低；外加電壓越小，振蕩器輸出脈沖周期越小，即頻率越高。這樣，多諧振蕩器就實(shí)現(xiàn)了

12、將輸入電壓大小轉(zhuǎn)換成輸出頻率高低的電壓頻率轉(zhuǎn)換器的功能。2.2時(shí)間計(jì)數(shù)單元設(shè)計(jì)時(shí)間計(jì)數(shù)單元由時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分組成。時(shí)計(jì)數(shù)單元為24數(shù)器計(jì)數(shù)，其輸出為兩位8421BCD碼形式，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8421BCD碼。本實(shí)驗(yàn)采取了用兩塊74LS90芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)來(lái)產(chǎn)生60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.2.1集成異步計(jì)數(shù)器74LS9074LS90是異步二五十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。如圖2-2為74LS90引腳圖，表2.1為74LS90的功能表。1 2 3 4 5 6 7INA NC QA QD GND QB QC

13、 INB R01 R02 NC Vcc R91 R92 74LS9014 13 12 11 10 9 8圖2-2 74LS90引腳圖表2-1 74LS90的功能表輸 入輸 出功 能清 0置 9時(shí) 鐘QD QCQBQAR01、R02R91、R92INA INB 110××0× ×0000清 00××011× ×1001置 90 ×× 00 ×× 0 1QA 輸 出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1 QDQCQB輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù) QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QD QAQDQCQB輸

14、出5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)1 1不 變保 持通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能，而且還可借助R01、R02對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S91、S92將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)脈沖從INA輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)計(jì)數(shù)脈沖從INB輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3)若將INB和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由INA輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(4)若將INA與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由INB輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。

15、a) 異步清零 當(dāng)R01、R02均為“1”，S91、S92中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA0000。b) 置9功能當(dāng)S91、S92均為“1”；R01、R02中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA1001。2.2.2 用74LS90構(gòu)成秒和分計(jì)數(shù)器電路秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10計(jì)數(shù)器，無(wú)需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將QA與INB相連即可。INA與1HZ秒輸入信號(hào)相連，QD可作為進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的INA相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法為：將QB ，QC分別與兩個(gè)清零端R01，R02相連接。QC可作為進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)

16、數(shù)單元的INA相連，如圖2-3所示。圖2-3 秒和分計(jì)數(shù)器的連接電路圖分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，也是分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的QD作為進(jìn)位信號(hào)與分十位計(jì)數(shù)單元的INA相連，分十位計(jì)數(shù)單元的QC作為進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的INB相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換，將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法為：將QB ，QC分別與兩個(gè)清零端R01，R02相連接。 2.2.3用74LS90構(gòu)成時(shí)計(jì)數(shù)器電路時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以在兩塊74LS90構(gòu)成的100進(jìn)制中截取24，就得

17、在24的時(shí)候進(jìn)行異步清零。清零方法為：將兩片74LS90的兩個(gè)清零端R01和R02分別連接起來(lái)，再將時(shí)個(gè)位的QB 與R01相連，將時(shí)十位的QC 與R02相連接。如圖2-4所示電路 圖2-4 時(shí)計(jì)數(shù)器連接電路圖2.2.4 時(shí)間計(jì)數(shù)單元總電路如圖2-5所示電路為數(shù)字鐘的時(shí)間計(jì)數(shù)單元電路連接圖，從圖中可以看出，所有的置9端及接地端都接地，所有74LS90的VCC都接上電源。圖2-5 數(shù)字鐘的時(shí)間計(jì)數(shù)單元電路連接圖2.3譯碼顯示單元電路設(shè)計(jì) 計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為七段數(shù)碼管的正常工作提供足夠的工作

18、電流。譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類(lèi)。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼顯示常用的有74LS48。2.3.1譯碼器74LS4874LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其輸出是OC門(mén)輸出且高電平有效，專(zhuān)用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。其功能是把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。由74LS48和LED七段共陰極數(shù)

19、碼管組成一位數(shù)碼顯示電路。若將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)行不同數(shù)字顯示。在譯碼器輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)的R為限流電阻。當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)器在CP脈沖的作用下，就應(yīng)將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號(hào)， 74LS48的管腳如圖2-6。在管腳圖中，管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平是起作用，作用分別為：LT為燈測(cè)檢查，用LT可檢查七段顯示器個(gè)字段是否能正常被點(diǎn)燃。BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。RBI是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO是共用輸出端，RBO稱(chēng)為滅零輸出端，可以配合滅零輸出端RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，把多余零位熄滅掉

20、，以提高視圖的清晰度。Vcc f g a b c d e B C LT BI/RBO RBI D A GND1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 974LS48圖2-6 74LS48 的管腳圖74LS48的功能：74LS48的功能表如下表所示：表2-2 74LS48 BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表74LS48引腳功能-七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表十進(jìn)制數(shù)輸 入BT/RB0輸 出LTRBIABCDabcdefg0H/0000H11111111H/0001H01100002H/0010H11011013H/0011H11110014H/0100H01100115H/0101H

21、10110116H/0110H00111117H/0111H11100008H/1000H11111119H/1001H1110011（1）譯碼功能：將LT，RBI和BI/RBO端接高電平，輸入十進(jìn)制數(shù)09的任意一組8421BCD碼（原碼），則輸出端ag也會(huì)得到一組相應(yīng)的7位二進(jìn)制代碼（74LS48驅(qū)動(dòng)共陰極，輸出3FH、06H、5BH；74LS47驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極，輸出COH、F9H、A4H）。如果將這組代碼輸入到數(shù)碼管，就可以顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。（2）試燈功能：給試燈輸入加低電平，而B(niǎo)I/RBO端加高電平時(shí)，則輸出端ag均為高電平。若將其輸入數(shù)碼管，則所有的顯示段都發(fā)亮。此功能可以用于檢查數(shù)碼

22、管的好壞。（3）滅燈功能：將低電平加于滅燈輸入時(shí)，不管其他輸入為什么電平，所有輸出端都為低電平。將這樣的輸出信號(hào)加至數(shù)碼管，數(shù)碼管將不發(fā)亮。（4）動(dòng)態(tài)滅燈功能：RBI端為滅零輸入端，其作用是將數(shù)碼管顯示的數(shù)字0熄滅。當(dāng)RBI=0，且DCBA=0000時(shí)，若LT=1，ag輸出為低電平，數(shù)碼管無(wú)顯示。利用該滅零端，可熄滅多位顯示中不需要的零。不需要滅零時(shí)，RBI=1。2.3.2顯示器LG5011AH圖2-7是共陰極式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)公共陰極接地，使每個(gè)發(fā)光二極管都處于導(dǎo)通狀態(tài)，而且這7個(gè)發(fā)光二極管a到g分別由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)。圖 2-7 共陰極LED數(shù)碼管的原理圖在這里，我

23、們選用型號(hào)為L(zhǎng)G5011AH的數(shù)碼管，LG5011AH的管腳功能圖如圖2-8所示， abfcgde1234567abcdefgLG5011AH圖2-8 LG5011AH的管腳圖LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的 2個(gè)8數(shù)碼管字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫(huà)常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管

24、由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱(chēng)為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱(chēng)為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。 led數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類(lèi)似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1

25、，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌?lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車(chē)站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片 10引腳的LED數(shù)碼管 這是一個(gè)7段兩位帶小數(shù)點(diǎn) 10引腳的LED數(shù)碼管 LED數(shù)碼管引腳定義圖2 引腳定義 每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示 DP是

26、小數(shù)點(diǎn). LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 A、靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位*器*進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O口才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加*驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 B、動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介

27、面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12m

28、s，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。2.3.3譯碼顯示電路譯碼顯示電路由共陰極譯碼器74LS48和七段數(shù)碼管LED組成。74LS48和LG5011AH的連接圖如圖2-9所示。74LS48LG5011AHBI/RBO453A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g14abfcgde1234567abcdefgLTRBI圖2-9，譯碼顯示電路2.4 校時(shí)單元電路設(shè)計(jì) 當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需

29、要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正，所以數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能。對(duì)校時(shí)電路的要求是：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)，所以，必須要有兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)分別控制分個(gè)位和十個(gè)位的脈沖信號(hào)。在校時(shí)時(shí)，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位或者時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。 圖2-10為?！皶r(shí)”、?！胺帧彪娐贰Ｆ渲蠸1為?！胺帧庇玫目刂崎_(kāi)關(guān)，S2為?！皶r(shí)”用的控制開(kāi)關(guān)。圖2-10 校時(shí)電路3 數(shù)字鐘的實(shí)現(xiàn)電路及其工作原理數(shù)字鐘的完整電路圖如圖3-1所示：數(shù)字鐘的工作原理：首先給秒個(gè)位的INA端輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)（此信號(hào)即為555脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信

30、號(hào)。（1）J3，J2開(kāi)關(guān)都打向上邊時(shí)，數(shù)字鐘開(kāi)始計(jì)數(shù)，其中，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24進(jìn)制計(jì)數(shù)。（2）J3打向上邊，J2打向下邊時(shí)，可以進(jìn)行校分功能：手動(dòng)產(chǎn)生單次脈沖作校時(shí)脈沖，即每撥動(dòng)校時(shí)開(kāi)關(guān)J1一個(gè)來(lái)回，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，多次撥動(dòng)開(kāi)關(guān)J1就可以進(jìn)行準(zhǔn)確校時(shí)。（3）J3打向下邊，J2打向上邊時(shí)，可以進(jìn)行校時(shí)功能，其方法與校分的方法相同。圖3-1 數(shù)字鐘原理圖4 數(shù)字鐘的仿真4.1 Multisim11.0特點(diǎn)本次對(duì)簡(jiǎn)易數(shù)字鐘的仿真是用的Multisim11.0。NI Multisim軟件是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，N

31、I Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。NI Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問(wèn)題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。NI Multisim軟件絕對(duì)是電子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具。 1、 直觀的圖形界面 整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的； 2、 豐富的元器件 提供了世界主流

32、元件提供商的超過(guò)17000多種元件，同時(shí)能方便的對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。 3、強(qiáng)大的仿真能力 以SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過(guò)Electronic workbench 帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進(jìn)行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ堋?4、 豐富的測(cè)試儀器 提供了22種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量。這些儀器的設(shè)置和使用與真實(shí)的一樣，動(dòng)態(tài)互交顯示。除了Multisim提供的默認(rèn)的儀器外，還可以創(chuàng)建LabVIEW的自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地

33、可升級(jí)地測(cè)試、測(cè)量及控制應(yīng)用程序的儀器。5、 獨(dú)特的射頻(RF)模塊 提供基本射頻電路的設(shè)計(jì)、分析和仿真。射頻模塊由RF-specific（射頻特殊元件，包括自定義的RF SPICE模型）、用于創(chuàng)建用戶(hù)自定義的RF模型的模型生成器、兩個(gè)RF-specific儀器（Spectrum Analyzer頻譜分析儀和Network Analyzer網(wǎng)絡(luò)分析儀）、一些RF-specific分析（電路特性、匹配網(wǎng)絡(luò)單元、噪聲系數(shù)）等組成； 6、 強(qiáng)大的MCU模塊 支持4種類(lèi)型的單片機(jī)芯片,支持對(duì)外部RAM、外部ROM、鍵盤(pán)和LCD等外圍設(shè)備的仿真，分別對(duì)4 種類(lèi)型芯片提供匯編和編譯支持；所建項(xiàng)目支持C代碼

34、、匯編代碼以及16進(jìn)制代碼,并兼容第三方工具源代碼； 包含設(shè)置斷點(diǎn)、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級(jí)調(diào)試功能。 7、完善的后處理 對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算操作類(lèi)型包括算術(shù)運(yùn)算、三角運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)行、對(duì)數(shù)運(yùn)算、復(fù)合運(yùn)算、向量運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等； 8、 詳細(xì)的報(bào)告 能夠呈現(xiàn)材料清單、元件詳細(xì)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表、原理圖統(tǒng)計(jì)報(bào)告、多余門(mén)電路報(bào)告、模型數(shù)據(jù)報(bào)告、交叉報(bào)表7種報(bào)告； 9、 兼容性好的信息轉(zhuǎn)換 提供了轉(zhuǎn)換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到PCB布線（如Ultiboard、OrCAD、PADS Layout2005、P-CAD和Protel）；輸出仿真結(jié)果到MathCAD、E

35、xcel或LabVIEW；輸出網(wǎng)絡(luò)表文件；向前和返回注；提供Internet Design Sharing（互聯(lián)網(wǎng)共享文件）。4.2 數(shù)字鐘的仿真完整電路圖5電路的安裝與調(diào)試5.1安裝與調(diào)試步驟按照?qǐng)D3.1所示的數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖，先將秒個(gè)位、秒十位、分個(gè)位、分十位、時(shí)個(gè)位、時(shí)十位分級(jí)焊接，在經(jīng)過(guò)調(diào)試沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題后再將它們一一逐級(jí)級(jí)聯(lián)，級(jí)聯(lián)后再進(jìn)行整體計(jì)時(shí)電路的調(diào)試，若此電路能夠進(jìn)行正常計(jì)數(shù)，那么一個(gè)完整的計(jì)時(shí)電路就出來(lái)了。最后分別進(jìn)行秒脈沖發(fā)生器及調(diào)時(shí)電路的安裝，經(jīng)調(diào)試沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，再將它們與計(jì)時(shí)電路連接。最后進(jìn)行整體電路（即數(shù)字鐘）的調(diào)試。在焊接實(shí)物與調(diào)試這個(gè)階段，出現(xiàn)了比較多的問(wèn)題，但是

36、經(jīng)過(guò)我們幾個(gè)人的討論及分析，最終找到了解決方案。首先，在剛開(kāi)始焊板子的時(shí)候，由于不熟悉，不小心把管腳焊錯(cuò)，甚至將整個(gè)底座的極性搞反，導(dǎo)致電路不工作。解決方法就是用吸錫器把焊錯(cuò)地方的錫先吸走，再一個(gè)人拿烙鐵，一個(gè)人拔底座，將底座弄出來(lái)重新焊上去。其次，由于芯片接觸不良的問(wèn)題，用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)引腳本該相通的地方卻未通，而檢測(cè)的導(dǎo)線狀況良好,其解決方法為把芯片拔出，根據(jù)板子孔的的狀況重新調(diào)整其引腳，使其正對(duì)于孔，再用力均勻地將芯片插入面包板中，此后發(fā)現(xiàn)能正常顯示。在檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問(wèn)題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良

37、，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)碼管有幾段二極管時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，有時(shí)會(huì)消失。 用5V電源對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè)，一端接地，另一端接觸每一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，再用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)每一根線是否接觸良好，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時(shí)能接通，有時(shí)不能接通，把接觸不好的線重新接過(guò)后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。在進(jìn)行分十位的調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的七段顯示中有一段不亮，檢查電路發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管與譯碼管相連接的七個(gè)應(yīng)該是200的電阻，有一個(gè)卻誤焊上了100。解決方法就是將那個(gè)電阻換上正確阻值的電阻。在測(cè)試校準(zhǔn)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)撥動(dòng)一次脈沖開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器并不能準(zhǔn)確加1，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)加2的現(xiàn)象。究其原因發(fā)現(xiàn)僅僅由開(kāi)關(guān)構(gòu)成的校準(zhǔn)電路有抖動(dòng)現(xiàn)象，使得計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確。解決方法就是在原有的校準(zhǔn)電路中加焊一個(gè)防抖動(dòng)電路，用基本RS觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。5.2 實(shí)物圖6課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),我明白了一個(gè)道理:無(wú)論做什么事情,都必需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn),認(rèn)真,善思的工作作風(fēng).我這畢業(yè)設(shè)計(jì)由于我采用的是數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所以電路較復(fù)雜,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多種設(shè)計(jì)方法.時(shí)間很緊，