數(shù)子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

1、文理學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)（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(jí)題目數(shù)字時(shí)鐘指導(dǎo)教師成員完成時(shí)間一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作要 求： 時(shí)間以 24 小時(shí)為一個(gè)周期； 顯示時(shí)、分、秒；指導(dǎo)教師簽名： 2011年12月30日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)教師簽名： 2011 年12月 30 日 三、成績(jī) 驗(yàn)收蓋章 2011年12月30 日有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間； 計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前5秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)； 為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。數(shù)

2、字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的（1）熟悉集成電路的引腳安排，對(duì)數(shù)電、模電等知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用。（2）掌握各芯片（74LS192、40160等）的邏輯功能及進(jìn)一步對(duì)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(duì)555多諧振蕩器原理的了解。2 設(shè)計(jì)思路 數(shù)字鐘一般是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器及整點(diǎn)報(bào)時(shí)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(jì)直接采用由555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器產(chǎn)生振動(dòng)頻率為10HZ的脈沖。10HZ的脈沖用于快速調(diào)節(jié)，分頻1HZ信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)算，并把累加的結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。“秒”

3、的顯示由兩級(jí)計(jì)數(shù)器和帶有譯碼器的數(shù)碼管組成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)；“分”的顯示電路“秒”相同，“時(shí)”的顯示由兩級(jí)計(jì)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(shí)現(xiàn)，整點(diǎn)前5秒報(bào)時(shí)通過邏輯電路實(shí)現(xiàn)。3 設(shè)計(jì)過程本設(shè)計(jì)由振蕩器電路、分頻電路、秒計(jì)時(shí)電路、分計(jì)時(shí)電路、時(shí)計(jì)時(shí)電路、譯碼顯示電路、校正電路、及報(bào)時(shí)電路組成。 振蕩器電路主要產(chǎn)生10HZ的信號(hào)用于快速校對(duì)。 分頻電路是把10HZ分頻得到1HZ用于基準(zhǔn)信號(hào)輸入。 秒計(jì)時(shí)電路、分計(jì)時(shí)電路實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)計(jì)時(shí)電路實(shí)現(xiàn)24小時(shí)計(jì)數(shù) 譯碼顯示電路實(shí)現(xiàn)顯示功能 校正電路分快速調(diào)時(shí)和手動(dòng)校對(duì)，實(shí)現(xiàn)精確校時(shí)。 報(bào)時(shí)電路實(shí)現(xiàn)在整點(diǎn)5秒前報(bào)時(shí)。 3.1方

4、案論證 基準(zhǔn)信號(hào)1HZ輸入，秒計(jì)數(shù)達(dá)到60產(chǎn)生秒進(jìn)位信號(hào)對(duì)分計(jì)時(shí)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，分計(jì)數(shù)達(dá)到60產(chǎn)生分進(jìn)位信號(hào)對(duì)時(shí)計(jì)時(shí)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。進(jìn)位信號(hào)要通過校對(duì)電路，若要校對(duì)，通過校對(duì)電路屏蔽正常計(jì)時(shí)信報(bào)時(shí)電路此時(shí)由10HZ信號(hào)直接對(duì)分計(jì)時(shí)電路、時(shí)計(jì)時(shí)電路驅(qū)動(dòng)。報(bào)時(shí)電路是在分計(jì)數(shù)達(dá)到59 秒計(jì)數(shù)達(dá)到55時(shí)通過邏輯電路在此狀態(tài)產(chǎn)生低電平信號(hào)，輸入報(bào)時(shí)電路驅(qū)動(dòng)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(shí)計(jì)時(shí)電路秒計(jì)數(shù)電路分計(jì)數(shù)電路 時(shí)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(jì)一 、秒脈沖的產(chǎn)生秒發(fā)生電路-振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精確度決定了計(jì)時(shí)器的

5、準(zhǔn)確度。一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度就越高，但耗電量將越大。所以，在設(shè)計(jì)電路時(shí)要根據(jù)需要而設(shè)計(jì)出最佳電路。在本設(shè)計(jì)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(hào)用于基準(zhǔn)信號(hào) 如電路，是一個(gè)用十進(jìn)制計(jì)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(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)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(hào)，從而可以實(shí)現(xiàn)秒脈沖的產(chǎn)生三、秒和分60進(jìn)制計(jì)時(shí)電路；秒信號(hào)經(jīng)秒計(jì)數(shù)器，芯

6、片74LS192是十進(jìn)制，逢10 自動(dòng)清零符合低位計(jì)數(shù)要求，在秒高位向分進(jìn)位時(shí)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(shí)，通過一個(gè)與非門產(chǎn)生一個(gè)低電平來使秒高位清零，此信號(hào)同時(shí)作為分的驅(qū)動(dòng)信號(hào).；分計(jì)時(shí)和秒電路相同這里不在累述。電路如下: 四、時(shí)計(jì)時(shí)24進(jìn)制。當(dāng)時(shí)低位達(dá)到4，時(shí)高位達(dá)到2時(shí)此時(shí)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(gè)1作為輸入信號(hào)經(jīng)過一個(gè)與非門，輸出信號(hào)接到74LS192 PL清零端。實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制。電路圖如下：五、校對(duì)電路。本次電路分別設(shè)有快速校時(shí)和慢速校時(shí)，快速校時(shí)是通過開關(guān)W和Q控制1000Hz的信號(hào)直接輸入時(shí)和分計(jì)時(shí)器的CP端，達(dá)到自

7、動(dòng)快速校準(zhǔn)時(shí)間的目的。 手動(dòng)校分電路通過開關(guān)B接到高電平，此時(shí)三態(tài)門U8-B關(guān)閉，正常秒進(jìn)位信號(hào)被屏蔽掉，B接到高電平時(shí)U9-A三態(tài)門打開，然后按下button建（上圖對(duì)應(yīng)的）松開后產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，達(dá)到手動(dòng)調(diào)時(shí)的目的。 手動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)此電路圖和上面原理一樣，電路圖如下六、報(bào)時(shí)電路本設(shè)計(jì)在整點(diǎn)前5秒報(bào)時(shí)，在59分55秒時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(gè)八輸入與非門（4048芯片），把在59分55秒狀態(tài)下八個(gè)一作為輸入端輸出端接入蜂鳴器驅(qū)動(dòng)端。但是仿真后，發(fā)現(xiàn)在在59分57秒時(shí)蜂鳴器也會(huì)響，秒低位是7二進(jìn)制表示為（0111）第零位和第三位也為1，

8、此時(shí)我們把第二位1取反與第零位和第三位作為輸入信號(hào)，結(jié)入一個(gè)與門，這樣保證了秒低位經(jīng)只有在5時(shí)才能產(chǎn)生一個(gè)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(shí)三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作。在其他時(shí)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?yàn)槲覀冇玫臄?shù)碼管7SEG-BCD，自帶譯碼，這里只是將秒信號(hào)，分信號(hào)，時(shí)信號(hào)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(jì)體會(huì)通過本次實(shí)驗(yàn)對(duì)輸電知識(shí)有了更深入的了解，將其運(yùn)用到了實(shí)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(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解，但那

9、都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。從而對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解，使我們進(jìn)一步加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)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(dú)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(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，同時(shí)我們也掌握了做設(shè)計(jì)的基本流程，為我們以后進(jìn)行更復(fù)雜的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績(jī)無須看的太過于重要，而是設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。同時(shí)對(duì)普通計(jì)數(shù)器如何構(gòu)成n進(jìn)制計(jì)數(shù)器有了更深的了解和掌握，對(duì)自我的實(shí)際操作能力也有了很高的提升。在這次設(shè)計(jì)過程中，我也對(duì)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)字電