盧俊鋒 數(shù)電課程設(shè)計(jì)電子報(bào)告 20100309110.

1、 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 多功能數(shù)字時(shí)鐘 專業(yè)班級： 應(yīng)用電子技術(shù) 101班 姓 名： 盧 俊 鋒 學(xué) 號： 學(xué) 期： 20112012 目 錄1.封面12.目錄23.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4.實(shí)驗(yàn)任務(wù)35.實(shí)驗(yàn)總設(shè)計(jì)46.實(shí)驗(yàn)器材137.實(shí)驗(yàn)調(diào)試138.結(jié)論149.結(jié)束語1410.參考文獻(xiàn)15多功能數(shù)字鐘 【摘 要】數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對時(shí),分,秒。數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,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,運(yùn)運(yùn)超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便而且

2、大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)信號應(yīng)該是頻率相當(dāng)穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源。數(shù)字鐘計(jì)時(shí)周期是24小時(shí)，因此必須設(shè)置24小時(shí)計(jì)數(shù)器，應(yīng)由模為60的秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器及模為24的時(shí)計(jì)數(shù)器組成，秒、分、時(shí)由七段數(shù)碼管顯示。為使數(shù)字鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，校時(shí)電路是必不可少的。設(shè)計(jì)中采用開關(guān)控制校時(shí)直接用秒脈沖先后對“時(shí)”“分”“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行校時(shí)操作。能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)。在從59分50秒開始，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟”的信號，連續(xù)五次，最后一次要求最高音“嘀”的信號，此信號結(jié)束即達(dá)到正點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)字鐘、振蕩器、分頻器、

3、譯碼器、計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路 、報(bào)時(shí)電路。  一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、用中大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)出數(shù)字鐘2、掌握具有特殊進(jìn)制的設(shè)計(jì)方法。3、掌握計(jì)數(shù)，譯碼，顯示設(shè)計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)，譯碼，顯示電路。2、設(shè)計(jì)六十進(jìn)制的秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)電路。3、時(shí)計(jì)數(shù)器采用二十四進(jìn)制，從00開始計(jì)數(shù)到23后再回到00。4、設(shè)計(jì)校時(shí)裝置，能對時(shí)分秒分別校正。5、設(shè)計(jì)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。三、電路總設(shè)計(jì)：1、電路組成及原理： 方案一方案二六十進(jìn)位進(jìn)位計(jì)器 方案一 方案二二十四進(jìn)位 秒計(jì)數(shù)電路秒信號發(fā)生電路是數(shù)字時(shí)鐘的核心組成部分，它決定數(shù)字時(shí)鐘的精確與否，這就要求準(zhǔn)確組成六十進(jìn)位

4、電路。這就需要兩塊74LS90成60進(jìn)位計(jì)數(shù)器，因此鏈接如圖所示電路。將第一塊的進(jìn)位信號送到第二塊，第二塊構(gòu)成六進(jìn)位計(jì)數(shù)，就構(gòu)成六十進(jìn)位計(jì)數(shù)器。 分計(jì)數(shù)電路分計(jì)數(shù)電路，同秒一樣，夠成六十進(jìn)位計(jì)數(shù)電路，同樣需求兩塊74LS90，將秒電路的進(jìn)位信號輸入給分電路，然后將電路構(gòu)成六十進(jìn)位電路。 時(shí)計(jì)數(shù)電路時(shí)計(jì)數(shù)電路是二十四進(jìn)位電路，和秒，分電路一樣有兩塊74LS90構(gòu)成，但構(gòu)成的是二十四進(jìn)位。  數(shù)字顯示電路顯示部分是將計(jì)時(shí)器的數(shù)字通過七段顯示器顯示出來，組成由秒，分，時(shí) 組成，使人可以直觀看到。4511是一個(gè)用于驅(qū)動共陰極LED顯示器的BCD碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)有，BCD碼轉(zhuǎn)換，消隱，鎖存

5、控制，七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，直接驅(qū)動LED顯示器。驛馬電路譯碼電路是將計(jì)數(shù)電路輸出的電路通過譯碼器輸入的七段顯示器，是顯示器可以直接顯示計(jì)數(shù)器輸出的信號。矯正電路矯正電路的作用是當(dāng)電路接通時(shí)時(shí)間出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)用于矯正時(shí)間。矯正時(shí)鐘是數(shù)字時(shí)鐘應(yīng)有的基本功能，一般電子表具有秒，分，時(shí)的矯時(shí)功能。對校時(shí)電路的要求是 :1在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù) 。2在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù) 。矯正電路開關(guān)功能 報(bào)時(shí)電路方案一 報(bào)時(shí)功能也是數(shù)字時(shí)鐘應(yīng)有的基本功能，它要求每到正點(diǎn)的時(shí)候，數(shù)字時(shí)鐘會發(fā)出響聲，來提示人們時(shí)間。電路圖如上圖所示。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路要

6、求在每個(gè)整點(diǎn)發(fā)出音響，因此需要對每個(gè)整點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間譯碼，以其輸出驅(qū)動音響控制電路。若要在每一整點(diǎn)發(fā)出五低音、一高音報(bào)時(shí)，需要對59分50秒到59分59秒進(jìn)行時(shí)間譯碼。QD4QA4是分十位輸出，QD3QA3是分個(gè)位輸出，QD2QA2是秒十位輸出，QD4QA4是秒個(gè)位輸出。在59分時(shí)，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒時(shí)，B= QC2 QA2=1；秒個(gè)位為0、2、4、6、8秒時(shí)，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1僅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒時(shí)等于1，故可以用F1作低音的控制信號。當(dāng)計(jì)數(shù)器每計(jì)到59

7、分59秒時(shí)，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此時(shí)F2=AD=1。把F2接至JK觸發(fā)器控制端J端，CP端加秒脈沖，則再計(jì) 1秒到達(dá)整點(diǎn)時(shí)F3=1,故可用F3作一次高音控制信號。用F1控制5次低音、F3控制高音，經(jīng)音響放大器放大，每當(dāng)“分”和“秒”計(jì)數(shù)器累計(jì)到59分50、52、54、56、58秒發(fā)出頻率為500HZ的五次低音，0分0秒時(shí)發(fā)出頻率為1000HZ的一次高音，每次音響的時(shí)間均為一秒鐘，實(shí)現(xiàn)了整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。方案二方案二電路如圖所示，采用多個(gè)與非門電路組合而成，但器件較多較復(fù)雜。分頻電路 分頻電路分頻電路是數(shù)字中必要電路，分頻電路的正確與否

8、直接影響數(shù)字時(shí)鐘的準(zhǔn)確與否。分哦電路是輸出合適的頻率以給電路一個(gè)合適的信號，使時(shí)鐘能準(zhǔn)確的走動。整機(jī)電路圖四、實(shí)驗(yàn)器材 774LS160四塊，4511BD六塊，七段顯示器七塊，與非門若干，蜂鳴器一個(gè)，555定時(shí)器一片 電源電壓+5V 電阻：5.1K、2K各一個(gè)，100K四個(gè)電容：104PF兩個(gè)。五、安裝調(diào)試：1、安裝調(diào)試時(shí)采用的方法：（1）晶體振蕩器的安裝和調(diào)試按圖電路連線，輸出接發(fā)光二極管，觀察發(fā)光二極管的顯示情況。（2）計(jì)數(shù)器的安裝和調(diào)試按圖連線，計(jì)數(shù)器輸出可接發(fā)光二極管，觀察在CP作用下CP為1Hz的狀態(tài)的變化情況，驗(yàn)證是否為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同理，可以驗(yàn)證二十四進(jìn)制計(jì)

9、數(shù)器。（3）校時(shí)電路的安裝和調(diào)試按圖電路連線。將電路輸出接發(fā)光二極管。推動開關(guān)，觀察在CP作用下，輸出端發(fā)光二極管的顯示情況。開關(guān)的不同狀態(tài)，輸出端輸出頻率比為1：60。（4）整點(diǎn)電路的安裝和調(diào)試按圖電路連線。因?yàn)閳?bào)時(shí)電路發(fā)出聲響的時(shí)間是59分50秒至59分58秒之間，59分的狀態(tài)是不變的。測試時(shí)，1kHz的CP信號555諧振器上得到，500Hz的CP信號可將1kHz的信號經(jīng)二分頻得到。QA1,QA2端可接至十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的相應(yīng)輸出端。觀察計(jì)數(shù)器在CP信號的作用下，發(fā)光二極管的顯示情況。2、出現(xiàn)的問題及解決方法： （1）時(shí)鐘電路接好后，我們用秒信號分別接入6片CT74LS161的CP，結(jié)果有5片

10、的計(jì)數(shù)正常，一片始終無法正常計(jì)數(shù)。后發(fā)現(xiàn)該CT74LS161與其它5片型號不同，改換為相同161后即正常計(jì)數(shù)。 （2）將校時(shí)電路接入后出現(xiàn)每到50就進(jìn)位的現(xiàn)象，后用開關(guān)控制校時(shí)狀態(tài)與時(shí)鐘狀態(tài)， 分別進(jìn)行忽布干擾，則電路正常工作。 （3）接入報(bào)時(shí)電路時(shí)，先將發(fā)光二極管負(fù)極接地，正極接輸入高電頻。發(fā)光二極管沒有顯示。改用正極接電源，負(fù)極接輸入高電頻的反向信號，發(fā)光二極管正常顯示。六、結(jié)論通過這次數(shù)字電路技術(shù)的課程設(shè)計(jì)，通過實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制，二十四進(jìn)制電路的設(shè)計(jì)，和對分頻器的設(shè)計(jì)，鏈接了一個(gè)完整的電路，分頻器的精確直接影響電路數(shù)字時(shí)鐘的精確與否，通過嚴(yán)密的設(shè)計(jì)的到一個(gè)比較準(zhǔn)確的數(shù)字時(shí)鐘。該電路比較簡單，

11、很容易理解。在這個(gè)電路圖是，在開始時(shí)不知道如何下手，首先是查資料，看看以前的人都怎么做的，參考別人的做法，了解別人的思路，在不斷的學(xué)習(xí)中逐漸了解到實(shí)驗(yàn)的原理，其二是對模擬電路的制作，對安裝模擬軟件了解，最后是運(yùn)行模擬電路。六、結(jié)束語：在課程設(shè)計(jì)中，我們學(xué)習(xí)到了很多的東西：首先，怎么樣去查閱資料，收集與課設(shè)要用的有關(guān)的知識。其次，要完成一件工作，還得專心致志才行，細(xì)心耐心。第三，遇到困難要冷靜，要多想解決辦法，多嘗試。 通過這次實(shí)驗(yàn)，我們也進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與特點(diǎn)，同時(shí)也基本上掌握了用555振蕩器和74LS系列的集成對秒、分、時(shí)及其進(jìn)位的實(shí)現(xiàn)。而且讓我們了解了電路設(shè)計(jì)的基本思路，增強(qiáng)了實(shí)踐動手能力，理論結(jié)合實(shí)際的能力加強(qiáng)。除此以外，我們還深深地認(rèn)識到嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的重要作用。 數(shù)字鐘是本次課設(shè)中原理比較簡單