課程設計數(shù)字電子鬧鐘

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 數(shù)字鬧鐘的設計數(shù)字鬧鐘的設計與制作 一、設計任務與要求設計并制作一個帶有可定時起鬧的數(shù)字鐘1.有“時”、“分”十進制顯示，“秒”使用發(fā)光二極管閃爍表示2.以24小時為一個計時周期3.走時過程中能按預設的定時時間（精確到小時）啟動鬧鐘，以發(fā)光二極管閃爍表示，啟鬧時間為3s10s二、實驗儀器及主要器件5V電源 1臺面包板 1塊74LS163 6片74LS00 5片74LS138 2片CD4511 4片LM555 1片74LS123 1片LED共陰極顯示器 4片電阻 若干電容 3個導線 15米三、設計原理方案系統(tǒng)構成1、 標準時間源l ） 標準時間源即秒信號發(fā)生器2 ）可

2、采用LM555構成多諧振蕩器，調整電阻可改變頻率，使之產生1Hz的脈沖信號（即T=1S）LM555管腳排列及電路T=0.7（RA+2RB)CT=1S,C=220uF計算得RA+2RB6.5K取RA=1.5K,RB=2.4K2.計時部分：時計數(shù)單元一般為24進制計數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計數(shù)和秒計數(shù)單元為60進制計數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。模60計數(shù)器采用異步方式如秒計數(shù)器：分成個位和十位，個位模十，十位模六。個位從0000計數(shù)到1001，利用置數(shù)端將個位從0000重新開始計數(shù)，同時將1001信號作為一個CP脈沖信號傳給十位，讓十位開始從0000開始計數(shù)。以此規(guī)律開始計

3、數(shù)，直到十位計數(shù)到5，個位計數(shù)到9時，通過十位的置數(shù)端將十位清零，重新開始計數(shù)，并將此信號作為一個CP脈沖信號傳給分計數(shù)器。模24計數(shù)器電路模24計數(shù)器采用同步方式,使用兩片74LS163芯片,cp脈沖均由分計數(shù)器提供第一片制成模10計數(shù)器，將1001信號提取出來后給與清零端。第二片芯片制成模為3的計數(shù)器，原數(shù)據(jù)給予0000信號將第一片芯片的0011信號與第二片芯片的0010信號提取出來給與第一片芯片的置數(shù)端與第二片芯片的清零端，上升沿過來之后，兩片芯片同時清零3、定時起鬧部分l ） 正點起鬧，不要求分2 ） 使用2片74LS138，分別選出小時的十位和個位3 ） 小時十位為02，3-8譯碼器

4、只使用前2個輸入端，小時個位為09，3-8譯碼器只有3個輸入端，會丟失幾個時間點：8點、9點、18點、19點。 4 ） 還應控制起鬧時間的長短，用74LS123構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器起鬧部分框圖控制起鬧時間長短：T=0.28RC(1+0.7k/R)采用2片74LS138，將控制十位的3-8譯碼器的A2端作為控制個位3-8譯碼器的最高位，這樣就可以滿足小時個位為0-9。控制十位的3-8譯碼器的A1，A0一起控制十位從0-2變化。4、完整的鬧鐘電路圖（ewb設計圖）四、電路安裝及調試電路安裝要求1.布局合理2.導線橫平豎直，且不要從集成塊上跳線3.導線緊貼面包板，連接可靠4.交叉線盡可能少調試方法：（1

5、）采用逐級調試的方法1.確保秒信號正常2.調試秒計數(shù)器3.調試分計數(shù)器，可將秒信號作為分計數(shù)器的CP脈沖4.調試小時計數(shù)器，可將秒信號作為小時計數(shù)器的CP脈沖5.調試鬧鐘電路 （2）將秒信號發(fā)生電路中的電容換成比較小的電容，這樣使得分信號的脈沖周期比較短五、設計和調試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法1）將秒信號接入示波器，與標準信號對比，出現(xiàn)誤差，但在允許范圍之內。2）插上電源后發(fā)現(xiàn)秒信號和分信號的信號紊亂，分信號和秒信號同步計數(shù)。于是我們對秒的模六十進行單脈沖及示波器的檢測，在檢查秒信號個位（模十計數(shù)器）時發(fā)現(xiàn)，14腳信號正確，而13，12，11腳信號紊亂。后進行接線檢查，發(fā)現(xiàn)有線是虛接，再修改后

6、，13腳信號恢復正常，而12，11腳依舊紊亂。因查不出原因，而后對分信號進行檢查。由于分秒計數(shù)器所采用的模六十一致，而分信號正常，故排除模六十計數(shù)器設計有誤。將分信號的器件替換控制秒信號的器件，秒信號依舊有誤，故排出器件問題。最后進行檢測面包板狀況，出現(xiàn)了讓人崩潰的狀況，面包板上控制秒信號個位的163芯片2腳所在的一縱列5個孔全部與地相連。我們不得不改變布局，進行避讓。修改后，分秒模六十計數(shù)器正常。 3）剛接通電源時，小時計數(shù)器十位顯示7，后給予清零信號后顯示恢復正常。將秒脈沖接到小時計數(shù)器的個位CP端，在進位時發(fā)現(xiàn)23：00時不能同時清零。對模二十四的設計進行分析發(fā)現(xiàn)采用的清零端為異步，后經

7、過改造改成同步清零，清零正常。4） 在檢測CD4511驅動電路的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經檢驗發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良，在實驗過程中，數(shù)碼管有幾段二極管時隱時現(xiàn)，有時會消失。用5V電源對數(shù)碼管進行檢測，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，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時能接通，有時不能接通，把接觸不好的線重新接過后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。其次是由于芯片接觸不良的問題，當檢查到線路完全正確，并且確保導線沒有問題時，我們推測器件有問題，其解決方法為把CD4511的芯片拔出，根據(jù)面包板孔的的狀況重新調整其引腳，使其正對于孔，再用力均勻

8、地將芯片插入面包板中，此后發(fā)現(xiàn)能正常顯示。 5）在檢查分信號到小時信號的進位是否正常時發(fā)現(xiàn)有時顯示正常，有時顯示不穩(wěn)定。一時找不到問題，經過討論發(fā)現(xiàn)CP脈沖重疊造成顯示不穩(wěn)定。6） 在制作起鬧部分電路的過程中，發(fā)現(xiàn)鬧鐘能完成基本功能，但無法在8，9，18，19點起鬧。通過分析和設計，我們采用卡諾圖化簡將輸入信號接到功能腳的方法，到達在特殊時間起鬧的目的。至此，數(shù)字鬧鐘的調試全部結束并達到要求。六、心得體會本次數(shù)字鐘設計要求我們將理論付諸實踐，在實踐中進一步鞏固理論知識，最終當我們看到自己設計好的數(shù)字鬧鐘時，我們激動萬分。首先，我們從沒有將以前學的各種知識整合到一起，所以這種有點綜合性的課設就要求我們在熟悉每個工作部分的同時，能把他們有機的結合起來。第二，在模六十和模二十四的計數(shù)器的設計中，要求我們對各個芯片的各引腳的功能很熟悉。在這個過程中，我們進一步的熟悉的每個器件的用途和功能，尤其是4511和74LS123，這兩種芯片之前我們都沒有接觸過。第三，我們在設計的過程中使用了EWB軟件，由于電路復雜，交叉線較多，所以就要求我們在連接過程中細心的完成接線，并巧妙的布局使得面包板上的線不交叉。第四，當我們連接好線路以后，在調試的過程中我們借助于示波器，借助于低頻信號發(fā)生器的單脈沖，一步步的排查錯誤，在此過程中更深一步的熟悉的了解了示波器和低頻信號發(fā)生器的使用方法。 第五