數(shù)電課設(shè)多功能數(shù)字鐘(共28頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué) 號(hào)： 29 課 程 設(shè) 計(jì)題 目多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 院信息工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)電子信息工程班 級(jí)電信1406班姓 名葉文嵐指導(dǎo)教師胡君萍 2016年7月1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： 葉文嵐專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電信1406班指導(dǎo)教師： 胡君萍工作單位：信息工程學(xué)院題目:多功能數(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)。 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)完成多功能數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術(shù)要

2、求： 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用 4 位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為 00：00。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、鬧鐘單元和整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。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 篇近 5 年參考文獻(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） 第 1-2 天

3、，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2） 第 3-4 天， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3） 第 4-5 天， 電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。4） 第 6 天，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：年月日目錄 18901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，因此得到了更加廣泛的使用。數(shù)字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和時(shí)序邏輯電路。目前，數(shù)字式鬧鐘的功能越來(lái)越強(qiáng)，并且有多種專(zhuān)門(mén)的大規(guī)模集成電路可供選擇。數(shù)字式鬧鐘適用于自動(dòng)打鈴、自動(dòng)廣播，也適用于節(jié)

4、電、節(jié)水及自動(dòng)控制多路電器設(shè)備。它是由數(shù)字鐘、定時(shí)電路、放大執(zhí)行電路、電源電路組成。具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、使用壽命長(zhǎng)、容易更改設(shè)定時(shí)間、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的多功能數(shù)字鐘需要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)顯示、校時(shí)、整點(diǎn)報(bào)時(shí)以及鬧鐘的功能。從有利于學(xué)習(xí)數(shù)字電路知識(shí)的角度考慮，這里主要介紹以中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘的方法。 關(guān)鍵詞：多功能數(shù)字鐘；數(shù)字電路；中小規(guī)模集成電路。Abstract Digital clock is a kind of when using a digital circuit technology, minutes and seconds timer device has

5、higher accuracy compared with the mechanical clock and intuitive, and no mechanical device, has a longer service life. So has been more widely used. Digital clock in principle is a typical digital circuit, including the combinational logic and sequential circuits. At present, the digital alarm clock

6、 function is stronger and stronger, and there are a variety of special selection of large scale integrated circuit. Digital alarm clock is suitable for automatic ringing the bell, automatic radio, can also be applied to electricity saving, water saving and automatic control multi-channel electrical

7、equipment.With simple structure,reliable operation,long service life change the setting time for easy and low manufacturing cost etc.The multi-function digital clock design needs to implement counter display, school hours, the whole point timekeeping and alarm functions. Conducive to learning from t

8、he viewpoint of a digital circuit knowledge, here we are introduced to small and medium-scale integrated circuit design multifunction digital clock approach. Keywords: multi-function digital clock; digital circuit ; medium-scale integrated circuit 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1 引言 多功能數(shù)字鐘具有時(shí)間顯示、鬧鐘設(shè)置、環(huán)境溫度測(cè)量、電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率顯

9、示，鬧鈴控制和電網(wǎng)電壓的過(guò)壓、欠壓報(bào)警等功能,深受人們歡迎。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí),分,秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車(chē)站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。因此，此次設(shè)計(jì)與

10、制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘，而且通過(guò)數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及使用方法。數(shù)字電子鐘是一個(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。2 設(shè)計(jì)方案及論證 基于多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求可知；數(shù)字鐘應(yīng)具有60進(jìn)制和24進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能、譯碼顯示功能、校時(shí)功能和鬧鐘功能，針對(duì)以上功能的實(shí)現(xiàn)方法，有以下三種實(shí)現(xiàn)方案：方案一：采用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)采用中小規(guī)模集成邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的時(shí)分秒計(jì)時(shí)功能、校時(shí)功能、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能、鬧鐘功能，計(jì)時(shí)模塊采用時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)，不需程序控制

11、。所有功能模塊的主要部件都使用集成芯片。此方案正是所學(xué)的數(shù)電知識(shí)應(yīng)用，可以加深對(duì)邏輯電路的理解，符合此次設(shè)計(jì)的要求。秒顯示器分顯示器時(shí)顯示器鬧鐘電路 振蕩器秒譯碼器校時(shí)電路時(shí)計(jì)數(shù)器分譯碼器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器時(shí)譯碼器整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖1 方案一原理框圖 擴(kuò)展電路方案二：EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)采用EDA作為主控器外圍電路進(jìn)行電壓、時(shí)鐘控制、鍵盤(pán)和LED控制。但此方案邏輯電路復(fù)雜，外圍設(shè)備多，靈活性較低，不利于擴(kuò)展。且設(shè)計(jì)的大多是未學(xué)知識(shí)，不能達(dá)到此次設(shè)計(jì)的目的。 時(shí)間計(jì)數(shù) 顯示模塊 數(shù)碼管顯示 圖2 方案二原理框圖方案三：?jiǎn)纹瑱C(jī)編程實(shí)現(xiàn)利用AT89S51單片機(jī)和74HC573八位鎖存器以及利用C語(yǔ)言對(duì)AT89S

12、51進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的時(shí)間顯示，單片機(jī)的知識(shí)尚未學(xué)習(xí)，而且運(yùn)用單片機(jī)顯得數(shù)電課設(shè)意義不大，不能達(dá)到此次設(shè)計(jì)的目的。MCU控制芯片（AT89451）復(fù)位LED顯示時(shí)間設(shè)置圖3 方案三原理框圖綜上，根據(jù)自身的知識(shí)貯備和方案比較，我決定采取方案一。因?yàn)榉桨敢缓?jiǎn)便靈活，擴(kuò)展性好，而且正好是所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，可以對(duì)邏輯器件的使用增加經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)符合此次數(shù)字電路設(shè)計(jì)的要求與初衷。秒顯示器分顯示器時(shí)顯示器3 電路原理及方案鬧鐘電路 振蕩器秒譯碼器校時(shí)電路時(shí)計(jì)數(shù)器分譯碼器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器時(shí)譯碼器整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖4 電路原理框圖 擴(kuò)展電路數(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。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不

13、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)必需以標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)作為時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。圖3.1.1所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。1 振蕩器電路：振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。 2 計(jì)數(shù)器電路：計(jì)數(shù)電路由秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)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)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 3 譯碼器電路：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。4 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

14、：一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能,即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi),數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí),以示提醒.其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波,較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示。5 校時(shí)電路：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，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路。校時(shí)電路用以重新接通電源或走時(shí)出線誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。有時(shí)校正和分校正功能，在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的政策計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。3.1 單元電路方案3.1.1振蕩器的設(shè)計(jì)由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。多諧振蕩器是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)產(chǎn)生矩形（脈沖）波。根

15、據(jù)555的引腳圖以及其功能表，再結(jié)合數(shù)電課上所學(xué)知識(shí)，用NE555芯片以及外圍電路搭建成一個(gè)多諧振蕩器，通過(guò)設(shè)計(jì)外圍電路的參數(shù)輸出方波頻率為1KHz，故稱(chēng)為方波發(fā)生器。脈沖的頻率計(jì)算公式為：。在此選擇R1=100，R2=1000，C1=47uF，C2=0.01uF。下圖即為555振蕩器：圖5 555多諧振蕩器電路圖2.2.1-2 555振蕩器電路 圖4.1.1-3 方波發(fā)生器3.1.2時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 一般常用的計(jì)數(shù)芯片主要有74LS90、74LS161、74LS160等。由于數(shù)字鐘要求計(jì)時(shí)電路部分是24進(jìn)制，計(jì)分、計(jì)秒電路為60進(jìn)制，所以可以采取計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先要選取計(jì)數(shù)芯片類(lèi)

16、型，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。為減少器件使用數(shù)量，可選用74LS90。該器件為雙2-5-10異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供兩個(gè)個(gè)異步清零端（高電平有效）。電路由秒、分、時(shí)三部分單元電路構(gòu)成，全部采用兩塊74LS90芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展。利用異步清零法，得到“秒”和“分”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器以及“時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。芯片由下降沿觸發(fā)，通過(guò)反饋可實(shí)現(xiàn)清零狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。狀態(tài)起始時(shí)，由R01、R02直接進(jìn)入清零狀態(tài)，當(dāng)R91、R92均置0時(shí)，在CP脈沖信號(hào)作用下，電路開(kāi)始進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。秒和分電路個(gè)位為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可09循環(huán)，當(dāng)個(gè)位循環(huán)一次，取其高位QD連接CPA，在下降沿作用下

17、，實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制進(jìn)位操作。秒和分電路十位為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可05循環(huán)。循環(huán)一次后利用下一狀態(tài)的暫態(tài)控制R01、R02使電路實(shí)現(xiàn)清零操作。時(shí)電路為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)，利用同樣思路實(shí)現(xiàn)。將秒和分電路的十位QC端接下一電路的個(gè)位CPA端可實(shí)現(xiàn)電路之間的進(jìn)位操作。電路完成一次大循環(huán)，數(shù)碼管顯示23：59：59，時(shí)電路反饋控制R01、R02使?fàn)顟B(tài)回到起始（00：00：00）。3.1.2.1秒計(jì)數(shù)器電路秒信號(hào)發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了時(shí)信號(hào)發(fā)生器和分信號(hào)發(fā)生器的精度?！懊搿庇?jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)此100模數(shù)的計(jì)數(shù)器是由兩片中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成的。首先分別將兩片 圖6 秒計(jì)

18、數(shù)器電路74LS90設(shè)置成10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。即將兩片的74LS90的置數(shù)端R0和R9都接地，將CPA端接到QA端，以QD為進(jìn)位輸出端，則構(gòu)成了十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。接下來(lái)，利用74LS90的反饋置數(shù)方法實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制。74LS90屬于異步置數(shù)，所以計(jì)數(shù)器輸出“2QD2QC2QB2QA、1QD1QC1QB1QA=0110、0000”時(shí)，通過(guò)置數(shù)脈沖使計(jì)數(shù)器清零，也就是此時(shí)QB，QC發(fā)出置數(shù)脈沖送至清零端R0，則R0計(jì)數(shù)器清零。秒計(jì)數(shù)器電路圖如圖所示。3.1.2.2分計(jì)數(shù)器電路圖7 分計(jì)數(shù)器電路分計(jì)數(shù)器電路也是60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同秒計(jì)數(shù)器一樣是由兩片中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成。將兩片74LS90按

19、同秒計(jì)數(shù)器的方法先接成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，再按秒計(jì)數(shù)器電路的方法連接就可實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。再用同秒計(jì)數(shù)器的方法實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制。其電路圖同秒計(jì)數(shù)器電路圖。如下圖所示。3.1.2.3時(shí)計(jì)數(shù)器電路 時(shí)計(jì)數(shù)器是24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)此模數(shù)的計(jì)數(shù)器也是由兩片中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90構(gòu)成。同分、秒計(jì)數(shù)器一樣，先將兩片計(jì)數(shù)器74LS90連接成100進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器，再把兩片計(jì)數(shù)器74LS90用秒計(jì)數(shù)器的方法接成可實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器狀態(tài)為“2QD2QC2QB2QA、1QD1QC1QB1QA=0010、0100”時(shí)，要求計(jì)數(shù)器歸零。通過(guò)2QB、1QC送出的置數(shù)脈沖使兩片計(jì)數(shù)器74LS90同時(shí)

20、清零，這樣就構(gòu)成了24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。時(shí)計(jì)數(shù)器電路圖如圖所示。圖8 時(shí)計(jì)數(shù)器電路3.1.3譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示電路的設(shè)計(jì) 譯碼電路的功能是將秒分時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS46、74LS47、74LS48、74LS49。七段發(fā)光二極管是多種顯示器中的一種，它可以直接顯示出譯碼器輸出的十進(jìn)制數(shù)。七段發(fā)光二極管顯示器有共陰與共陽(yáng)兩種接法如圖3.1.4-1。共陽(yáng)接法就是把發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起接到高電平上，輸出低電平有效。與其配套使用的譯碼器有74LS46、74LS47；共陰接法相反，它是把發(fā)光二極管的陰極都連接在一起接地，輸入高電平有效。與

21、其配套的譯碼器有74LS48、74LS49。 去電子市場(chǎng)買(mǎi)元件時(shí)發(fā)現(xiàn)上述類(lèi)型的譯碼器產(chǎn)量較少甚至停產(chǎn)，取之代替的新產(chǎn)品74CD4511，這種譯碼器比較上述譯碼器便宜而且與74LS48功能相同，因此可選用這種譯碼器代替，并配套地使用共陰極數(shù)碼管。圖9 共陰、共陽(yáng)數(shù)碼管 譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路電路由數(shù)碼顯示管和譯碼器組成。譯碼器選擇CD4511，其中A3A2A1A0 為 BCD 碼輸入，A0為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。YaYg是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。芯片引腳圖及功能表如圖：圖10 C

22、D4511引腳圖表1 CD4511功能表輸入輸出LEBILTA3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg顯示XXLXXXXHHHHHHH8XLHXXXXLLLLLLL消隱LHHLLLLHHHHHHL0LHHLLLLLHHLLLL1LHHLLHLHHLHHHH2LHHLLHHHHHHLLH3LHHLHLLLHHLLHH4LHHLHLHHLHHLHH5LHHLHHLLLHHHHH6LHHLHHHHHHLLLH7LHHHLLLHHHHHHH8LHHHLLHHHHLLHL9HLHL消隱LHHLLLLLLL消隱HHHH消隱HHHXXXX鎖存 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，為了將計(jì)數(shù)

23、器輸出端8421BCD碼顯示出來(lái)，需要顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換我數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，譯碼電路的功能是將秒分時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。圖11 譯碼顯示電路3.1.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì)通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。為了使電路簡(jiǎn)單，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(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。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

24、”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(mén)構(gòu)成的組合邏輯電路，開(kāi)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)生我們接入一個(gè)由RS觸發(fā)器組成的防抖動(dòng)電路來(lái)控制。表2 校時(shí)開(kāi)關(guān)功能表J1J2功能11計(jì)數(shù)01校分10校時(shí)圖12 校時(shí)電路當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。對(duì)校時(shí)電路的要求是，在小時(shí)校正事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)。校時(shí)電路由開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)

25、器對(duì)1Hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。如上圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)向上時(shí)，校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)向下時(shí)，脈沖信號(hào)直接輸入74LS90的CPA端，校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。3.1.5整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開(kāi)始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的QC和Q 、個(gè)位的Q和Q及秒計(jì)數(shù)器十位的Q和Q相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。選蜂鳴器為電聲器件，蜂鳴器是一種壓電電聲器件，當(dāng)其兩端加上一個(gè)直流電壓時(shí)酒會(huì)發(fā)出鳴叫聲，兩個(gè)輸入端是極性的，其較長(zhǎng)

26、引腳應(yīng)與高電位相連，圖3.1.10的三極管是為了驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。圖13 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖3.1.6鬧鐘電路的設(shè)計(jì)鬧鐘電路采用四個(gè)74LS85數(shù)據(jù)選擇芯片串聯(lián)。數(shù)值比較器就是對(duì)兩數(shù)A、B進(jìn)行比較，以判斷其大小的邏輯電路。比較結(jié)果有AB、AB3HLLA3B3LHLA3=B3A2B2HLLA3=B3A2B2LHLA3=B3A2=B2A1B1HLLA3=B3A2=B2A1B1LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0HLLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B

27、0HLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLLHHL真值表中的輸入變量包括A3與B3、A2與B2、A1與B1、A0與B0和A與B的比較結(jié)果。其中A和B是另外兩個(gè)低位數(shù)，IAB、IAB和IA=B是它們的比較結(jié)果。設(shè)置低位數(shù)比較結(jié)果輸入端是為了能與其他數(shù)值比較器連接，以便組成位數(shù)更多的數(shù)值比較器。本電路將時(shí)和分電路的四個(gè)輸出端從高到低接到85芯片的A0A1A2A3，芯片的B0B1B2B3端接至四位撥碼開(kāi)關(guān)。利用撥碼開(kāi)關(guān)的四位高低電平輸入組成一個(gè)十六進(jìn)制的控制端。四個(gè)85芯片采用級(jí)聯(lián)形式，當(dāng)四個(gè)芯片的A=B端同時(shí)滿足時(shí)，最后一個(gè)芯片的A=

28、B端輸出高電位。電路圖如下：圖14 鬧鐘電路4 仿真結(jié)果及分析4.1仿真結(jié)果總電路仿真如下：圖15 總電路仿真該電路實(shí)現(xiàn)了時(shí)以24進(jìn)制，分和秒以60進(jìn)制的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)J1、J2分別實(shí)現(xiàn)時(shí)、分的校時(shí)，通過(guò)4片四位數(shù)值比較器完成了鬧鐘功能，完成了整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。4.2仿真結(jié)果分析4.2.1時(shí)鐘脈沖仿真結(jié)果用示波器觀察555芯片組成的多諧振蕩器經(jīng)千分頻后發(fā)出的脈沖信號(hào)如圖：圖16 多諧振蕩器波形圖4.2.2時(shí)鐘顯示和校時(shí)電路仿真將時(shí)鐘脈沖接入時(shí)鐘電路，對(duì)電路進(jìn)行仿真（在實(shí)際仿真過(guò)程中選擇使用50hz 脈沖減少仿真等待時(shí)間）。仿真圖如下：圖17 時(shí)鐘正確顯示00:00:59圖18 時(shí)鐘正確顯示0

29、0:59:59圖19 時(shí)鐘正確顯示23:59:59 利用校時(shí)電路快速觀察時(shí)電路和分電路的進(jìn)位情況，仿真顯示分電路和秒電路在顯示“59”時(shí)下一狀態(tài)跳轉(zhuǎn)至“00”。時(shí)電路在顯示“23”時(shí)下一狀態(tài)跳轉(zhuǎn)至“00”，成功實(shí)現(xiàn)二十四進(jìn)制和六十進(jìn)制的進(jìn)位。 閉合校時(shí)電路開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)分電路和時(shí)電路以秒電路的頻率計(jì)時(shí)，校時(shí)電路成功。4.2.3鬧鐘電路及報(bào)時(shí)電路仿真將鬧鐘電路的撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)成“00：01”狀態(tài)，用示波器觀察鬧鐘電路輸出波形，波形如下：圖20 鬧鐘仿真波形圖利用校時(shí)電路將分和時(shí)電路與秒電路以同一頻率計(jì)時(shí)以縮短仿真時(shí)間，可觀察到當(dāng)顯示“00：01”時(shí)，電路產(chǎn)生一個(gè)一分鐘的脈沖（脈沖的高電平為1分鐘），

30、鬧鐘響鈴一分鐘。 用同樣的方法模擬整點(diǎn)報(bào)時(shí)的情況，利用校時(shí)電路加快分電路計(jì)時(shí)，當(dāng)分秒電路顯示“59：50”，報(bào)時(shí)電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)10秒的高電平，用以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器電路發(fā)生。4 實(shí)物焊接及調(diào)試 實(shí)物焊接完成，外觀上來(lái)說(shuō)尚可。但在調(diào)試時(shí)數(shù)碼管亮了一下之后就不再亮了。電路圖太過(guò)繁雜，芯片有28片之多，走線復(fù)雜，檢查芯片輸入輸出正常后也沒(méi)發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)的地方。圖21 實(shí)物正面圖圖22 實(shí)物反面焊接圖5 收獲及體會(huì)通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)數(shù)字電子技術(shù)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，剛開(kāi)始毫無(wú)頭緒，后來(lái)經(jīng)過(guò)自己的思考，決定采用化整為零的方法，分模塊來(lái)完成，再把它們整合起來(lái)。有了清晰的思路，逐步完成各個(gè)單元電路。然而這一過(guò)程同樣充滿荊棘，許多電路都經(jīng)過(guò)了很多次的修改、優(yōu)化。當(dāng)仿真成功的那一刻仿佛所有的付出都得到了回報(bào)，讓我在緊張忙碌的幾天設(shè)計(jì)準(zhǔn)備中終于嘗到了一點(diǎn)成功的味