2022年機(jī)械課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)

1、高品質(zhì)文檔2022年機(jī)械課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 一、設(shè)計(jì)目的 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)鐘相比具有更高的精確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合規(guī)律電路和時(shí)序電路。 因此，我們此次設(shè)計(jì)與制做數(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有用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合規(guī)律電路和時(shí)敘電路.通過(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與把握各種組合規(guī)律電路與時(shí)序電路的原理與使用方法. 二、設(shè)計(jì)要求 （1

2、）設(shè)計(jì)指標(biāo) 時(shí)間以12小時(shí)為一個(gè)周期； 顯示時(shí)、分、秒； 具有校時(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(guò)程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)； 為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及精確須由晶體振蕩器供應(yīng)表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。 （2）設(shè)計(jì)要求 畫(huà)出電路原理圖（或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試； pcb文件生成與打印輸出。 （3）制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)覺(jué)問(wèn)題和解決問(wèn)題。 （4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。 三、原理框圖 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。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間

3、不行能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）全都，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1hz時(shí)間信號(hào)必需做到精確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。 （a）數(shù)字鐘組成框圖 2晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘供應(yīng)一個(gè)頻率穩(wěn)定精確的32768hz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)精確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類(lèi)，一類(lèi)是用ttl門(mén)電路構(gòu)成；另一類(lèi)是通過(guò)cmos非門(mén)構(gòu)成的電路，本次設(shè)計(jì)采納了后一種。如圖（b）所示，由cmos非門(mén)u1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，u2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波

4、的波形轉(zhuǎn)換為較抱負(fù)的方波。輸出反饋電阻r1為非門(mén)供應(yīng)偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門(mén)的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容c1、c2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的掌握功能，同時(shí)供應(yīng)了一個(gè)180度相移，從而和非門(mén)構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及精確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和精確。 （b）cmos晶體振蕩器（仿真電路） 3時(shí)間記數(shù)電路 一般采納10進(jìn)制計(jì)數(shù)器如74hc290、74hc390等來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。本次設(shè)計(jì)中選擇74hc390。由其內(nèi)部規(guī)律框圖可知，其為雙2-5-10異步計(jì)數(shù)器，并每一計(jì)數(shù)器均有一個(gè)異步清零端（高電平有

5、效）。 秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無(wú)需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將qa與cpb（下降沿有效）相連即可。cpa（下降沒(méi)效）與1hz秒輸入信號(hào)相連，q3可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的cpa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)器的電路連接方法如圖2.4所示，其中q2可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的cpa相連。 十進(jìn)制-六進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路 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，只不過(guò)分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的q3作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的cpa相連，分十位計(jì)數(shù)單元的q2作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的cpa相連。

6、 時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(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12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片74hc390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖（d）所示。 （d）十二進(jìn)制電路 另外，圖（d）所示電路中，尚余2進(jìn)制計(jì)數(shù)單元，正好可作為分頻器2hz輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為1hz信號(hào)之用。 4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路 選擇cd4511作為顯示譯碼電路；選擇led數(shù)碼管作為顯示單元電路。由cd4511把輸進(jìn)來(lái)的二進(jìn)制信號(hào)翻譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來(lái)。這里的led數(shù)碼管是采納共陰的方法連接的。 計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)并以8

7、421bcd碼的形式輸送到cd4511芯片，再由4511芯片把bcd碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來(lái)。 5校時(shí)電路 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，并采納正常計(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。即為用coms與或非門(mén)實(shí)現(xiàn)的時(shí)或分校時(shí)電路，in1端與低位的進(jìn)位信號(hào)相連；in2端與校正信號(hào)相連，校正信號(hào)可直接取自分頻器產(chǎn)生的1hz或2hz（不行太高或太低）信號(hào)；輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ盘?hào)和0相與的輸出為0，而開(kāi)關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順當(dāng)通過(guò)與或門(mén)，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)打向上時(shí)

8、，狀況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。 實(shí)際使用時(shí)，因?yàn)殡娐烽_(kāi)關(guān)存在抖動(dòng)問(wèn)題，所以一般會(huì)接一個(gè)rs觸發(fā)器構(gòu)成開(kāi)關(guān)消抖動(dòng)電路，所以整個(gè)較時(shí)電路就如圖（f）。 （f）帶有消抖電路的校正電路 6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開(kāi)頭整點(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)掌握信號(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qa、個(gè)位的qd和qa及秒計(jì)數(shù)器十位的qc和qa相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)掌握信號(hào)。 報(bào)時(shí)電路可選74hc30來(lái)構(gòu)成。74hc30為8輸入與非門(mén)。 四、元器件 1四連面

9、包板1塊（編號(hào)a45） 2鑷子1把 3剪刀1把 4共陰八段數(shù)碼管6個(gè) 5網(wǎng)絡(luò)線2米/人 6cd4511集成塊6塊 7cd4060集成塊1塊 874hc390集成塊3塊 974hc51集成塊1塊 1074hc00集成塊4塊 1174hc30集成塊1塊 1210m電阻5個(gè) 13500電阻14個(gè) 1430p電容2個(gè) 1532.768k時(shí)鐘晶體1個(gè) 16蜂鳴器10個(gè)（每班） 1）芯片連接圖 1)74hc00d2)cd4511 3)74hc390d4)74hc51d 2面包板的介紹 面包板一塊總共由五部分組成，一豎四橫，面包板本身就是一種免焊電板。 面包板的樣式是： 面包板的留意事項(xiàng)： 1面包板旁一般附

10、有香蕉插座，用來(lái)輸入電壓、信號(hào)及接地。 2上圖中連著的黑線表示插孔是相通的。 3拉線時(shí)，盡量將線緊貼面包板，把線成直角，避開(kāi)交叉，也不要跨越元件。 4面包板使用久后，有時(shí)插孔間連接銅線會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象，此時(shí)要將此排插孔做記號(hào)。并不再使用。 五、各功能塊電路圖 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，可以由很多中小規(guī)模集成電路組成，所以可以分成很多獨(dú)立的電路。 （一）六進(jìn)制電路 由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖一。 （二）十進(jìn)制電路 由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖二。 （三）六十進(jìn)制電路 由兩個(gè)數(shù)碼管、兩4511、一個(gè)74hc390與一個(gè)7400

11、芯片組成，電路如圖三。 （四）雙六十進(jìn)制電路 由2個(gè)六十進(jìn)制連接而成，把分個(gè)位的輸入信號(hào)與秒十位的qc相連，使其產(chǎn)生進(jìn)位，電路圖如圖四。 （五）時(shí)間計(jì)數(shù)電路 由1個(gè)十二進(jìn)制電路、2個(gè)六十進(jìn)制電路組成，因上面已有一個(gè)雙六十電路，只要把它與十二進(jìn)制電路相連即可，具體電路見(jiàn)圖五。 （六）校正電路 由74ch51d、74hc00d與電阻組成，校正電路有分校正和時(shí)校正兩部分，電路如圖六。 （七）晶體振蕩電路 由晶體與2個(gè)30pf電容、1個(gè)4060、一個(gè)10兆的電阻組成，芯片3腳輸出2hz的方波信號(hào)，電路如圖七。 （八）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 由74hc30d和蜂鳴器組成，當(dāng)時(shí)間在59:50到59:59時(shí)，蜂鳴報(bào)時(shí)

12、，電路如圖八。 六、總接線元件布局簡(jiǎn)圖 整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。 其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。 電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。 簡(jiǎn)圖如圖九。 七、芯片連接總圖 因仿真與實(shí)際元件上的差異，所以在原有的簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上，又按實(shí)際布局畫(huà)了這張按實(shí)際芯片布局的接線圖，如圖十。 八、總結(jié) 1試驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 面包板測(cè)試 測(cè)試面包板各觸點(diǎn)是否接通。 七段顯示器與七段譯碼器的

13、測(cè)量 把顯示器與cd4511相連，第一次接時(shí)，數(shù)碼管完全沒(méi)有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)覺(jué)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)覺(jué)還是無(wú)法正確顯示數(shù)字，用萬(wàn)用表檢測(cè)后，發(fā)覺(jué)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是特別重要的一件事。 時(shí)間計(jì)數(shù)電路的連接與測(cè)試 六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒(méi)有什么大的問(wèn)題，只是芯片引腳的老問(wèn)題，只要重新插過(guò)芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時(shí)，按圖接線后發(fā)覺(jué)，顯示器上的數(shù)字總是100進(jìn)制的，而不是六十進(jìn)制，檢測(cè)后發(fā)覺(jué)無(wú)論是線路的連通還是芯片的接觸都沒(méi)有問(wèn)題。最終，在重對(duì)連線時(shí)發(fā)覺(jué)是線路接錯(cuò)引腳造成的，改過(guò)之后，顯示就正常了。 校正電路 因上面程因引腳接錯(cuò)而造成錯(cuò)誤，所以校正電路是完全根據(jù)仿真圖所連的，在測(cè)試時(shí)，開(kāi)頭進(jìn)行時(shí)校時(shí)時(shí)，沒(méi)有消失問(wèn)題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時(shí)時(shí)，發(fā)覺(jué)計(jì)數(shù)電路的秒電路開(kāi)頭亂跳出錯(cuò)。因此，電路肯定是有地方出錯(cuò)了，在反復(fù)對(duì)比后，發(fā)覺(jué)是因?yàn)樵诮尤胄Ｕ娐窌r(shí)忘了把秒十位和分個(gè)位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時(shí)肯定要留意把不要的多余的線拿掉。 2設(shè)計(jì)體會(huì) 通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真勝利之后才實(shí)際接線的。但是最終的成品卻不肯定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)椋賹?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真