數(shù)子時鐘課程設(shè)計

1、文理學(xué)院綜合課程設(shè)計（一）Integrated Curriculum Design（2）所在院系信息工程系專業(yè)名稱電子信息工程班級題目數(shù)字時鐘指導(dǎo)教師成員完成時間一、設(shè)計任務(wù)及要求：設(shè)計任務(wù)：數(shù)字鐘的設(shè)計與制作要 求： 時間以 24 小時為一個周期； 顯示時、分、秒；指導(dǎo)教師簽名：2011年12月30日二、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名：2011 年12月 30 日 三、成績 驗收蓋章 2011年12月30 日有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； 計時過程具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前5秒進(jìn)行蜂鳴報時； 為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。數(shù)字時鐘

2、的設(shè)計1 設(shè)計目的（1）熟悉集成電路的引腳安排，對數(shù)電、模電等知識的實踐運用。（2）掌握各芯片（74LS192、40160等）的邏輯功能及進(jìn)一步對PROTEUS軟件的使用。（3）了解數(shù)字鐘的組成及工作原理，了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法，加深對555多諧振蕩器原理的了解。2 設(shè)計思路數(shù)字鐘一般是由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器及整點報時等幾部分組成。這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣泛的基本電路，本設(shè)計直接采用由555定時器設(shè)計的多諧振蕩器產(chǎn)生振動頻率為10HZ的脈沖。10HZ的脈沖用于快速調(diào)節(jié)，分頻1HZ信號送入計數(shù)器進(jìn)行計算，并把累加的結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！懊搿钡娘@示由

3、兩級計數(shù)器和帶有譯碼器的數(shù)碼管組成的六十進(jìn)制計數(shù)電路實現(xiàn)；“分”的顯示電路“秒”相同，“時”的顯示由兩級計數(shù)器和帶有譯碼器的數(shù)碼管組成的二十四進(jìn)制電路來實現(xiàn)，整點前5秒報時通過邏輯電路實現(xiàn)。3 設(shè)計過程本設(shè)計由振蕩器電路、分頻電路、秒計時電路、分計時電路、時計時電路、譯碼顯示電路、校正電路、及報時電路組成。 振蕩器電路主要產(chǎn)生10HZ的信號用于快速校對。 分頻電路是把10HZ分頻得到1HZ用于基準(zhǔn)信號輸入。 秒計時電路、分計時電路實現(xiàn)60進(jìn)制計數(shù)，時計時電路實現(xiàn)24小時計數(shù) 譯碼顯示電路實現(xiàn)顯示功能 校正電路分快速調(diào)時和手動校對，實現(xiàn)精確校時。 報時電路實現(xiàn)在整點5秒前報時。3.1方案論證基準(zhǔn)

4、信號1HZ輸入，秒計數(shù)達(dá)到60產(chǎn)生秒進(jìn)位信號對分計時電路進(jìn)行驅(qū)動，分計數(shù)達(dá)到60產(chǎn)生分進(jìn)位信號對時計時電路進(jìn)行驅(qū)動。進(jìn)位信號要通過校對電路，若要校對，通過校對電路屏蔽正常計時信報時電路此時由10HZ信號直接對分計時電路、時計時電路驅(qū)動。報時電路是在分計數(shù)達(dá)到59 秒計數(shù)達(dá)到55時通過邏輯電路在此狀態(tài)產(chǎn)生低電平信號，輸入報時電路驅(qū)動蜂鳴器。具體框圖如下：帶譯碼的顯示器帶譯碼的顯示器帶譯碼的顯示器時計時電路秒計數(shù)電路分計數(shù)電路時調(diào)節(jié)電路分調(diào)節(jié)電路分頻產(chǎn)生1HZ振蕩器產(chǎn)生10HZ3.2電路設(shè)計一 、秒脈沖的產(chǎn)生秒發(fā)生電路-振蕩器是計時器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精確度決定了計時器的準(zhǔn)確度。一般來

5、說，振蕩器的頻率越高，計時精度就越高，但耗電量將越大。所以，在設(shè)計電路時要根據(jù)需要而設(shè)計出最佳電路。在本設(shè)計中，采用的是精度不高的，由集成電路555與RC組成的多諧振蕩器。其具體電路如下；根據(jù)原理 0.7（2R2+R1）C=t f=1/t=10Hz，取得電容電阻合適值使如上圖。二 、分頻得到1HZ信號用于基準(zhǔn)信號 如電路，是一個用十進(jìn)制計數(shù)器74LS90組成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個脈沖才從高位輸出1個脈沖，這樣一片74LS90就可以起10分頻作用輸出的便是1Hz的信號，從而可以實現(xiàn)秒脈沖的產(chǎn)生三、秒和分60進(jìn)制計時電路；秒信號經(jīng)秒計數(shù)器，芯片74LS19

6、2是十進(jìn)制，逢10 自動清零符合低位計數(shù)要求，在秒高位向分進(jìn)位時是逢6進(jìn)位而不是10進(jìn)位，在此當(dāng)秒高位達(dá)到6時，通過一個與非門產(chǎn)生一個低電平來使秒高位清零，此信號同時作為分的驅(qū)動信號.；分計時和秒電路相同這里不在累述。電路如下:四、時計時24進(jìn)制。當(dāng)時低位達(dá)到4，時高位達(dá)到2時此時要將其清零，4二進(jìn)制表示為(0100),2用二進(jìn)制表示為（0010），兩個1作為輸入信號經(jīng)過一個與非門，輸出信號接到74LS192 PL清零端。實現(xiàn)24進(jìn)制。電路圖如下：五、校對電路。本次電路分別設(shè)有快速校時和慢速校時，快速校時是通過開關(guān)W和Q控制1000Hz的信號直接輸入時和分計時器的CP端，達(dá)到自動快速校準(zhǔn)時間的

7、目的。 手動校分電路通過開關(guān)B接到高電平，此時三態(tài)門U8-B關(guān)閉，正常秒進(jìn)位信號被屏蔽掉，B接到高電平時U9-A三態(tài)門打開，然后按下button建（上圖對應(yīng)的）松開后產(chǎn)生一個進(jìn)位信號，達(dá)到手動調(diào)時的目的。 手動時調(diào)節(jié)此電路圖和上面原理一樣，電路圖如下六、報時電路本設(shè)計在整點前5秒報時，在59分55秒時，驅(qū)動蜂鳴器響。5二進(jìn)制表示為（0101），9二進(jìn)制表示為1001，這里我們可以用一個八輸入與非門（4048芯片），把在59分55秒狀態(tài)下八個一作為輸入端輸出端接入蜂鳴器驅(qū)動端。但是仿真后，發(fā)現(xiàn)在在59分57秒時蜂鳴器也會響，秒低位是7二進(jìn)制表示為（0111）第零位和第三位也為1，此時我們把第二位

8、1取反與第零位和第三位作為輸入信號，結(jié)入一個與門，這樣保證了秒低位經(jīng)只有在5時才能產(chǎn)生一個1（高電平），八輸入與非門的輸出端連接在PNP型三極管的基極，當(dāng)基極為低電平時三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作。在其他時刻三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，蜂鳴器不工作。，。電路圖如下七、譯碼電路因為我們用的數(shù)碼管7SEG-BCD，自帶譯碼，這里只是將秒信號，分信號，時信號結(jié)入數(shù)碼管即可。4.1電路仿真整體電路圖如下：5設(shè)計體會通過本次實驗對輸電知識有了更深入的了解，將其運用到了實際中來，明白了學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)的意義，也達(dá)到了其培養(yǎng)的目的。我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。

9、通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計，我們才把學(xué)到的知識與實踐相結(jié)合。從而對我們學(xué)的知識有了更進(jìn)一步的理解，使我們進(jìn)一步加深了對所學(xué)知識的記憶。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中，我更進(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，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課程設(shè)計的一般步驟，和設(shè)計中應(yīng)注意的問題，同時我們也掌握了做設(shè)計的基本流程，為我們以后進(jìn)行更復(fù)雜的設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。設(shè)計本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計的成績無須看的太過于重要，而是設(shè)計的過程，設(shè)計的思想和設(shè)計電路中的每一個環(huán)節(jié)，電路中各個部分的功能是如何實現(xiàn)的。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應(yīng)該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現(xiàn)，各個芯片實現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。同時對普通計數(shù)器如何構(gòu)成n進(jìn)制計數(shù)器有了更深的了解和掌握，對自我的實際操作能力也有了很高的提升。在這次設(shè)計過程中，我也對word、PROTEUS等軟件有了更進(jìn)一步的了解，這使我在以后的工作中更加得心應(yīng)手。參考文獻(xiàn)(至少5篇)（1）康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版).北京：高等教育出版社;2005.（2）閻石數(shù)字