數(shù)字電子時鐘160

1、數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒分時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相型數(shù)顯電子鐘。本課程設(shè)計要用通過簡單的邏輯芯片實現(xiàn)數(shù)字電子鐘。要點(diǎn)在于用555芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖 74LS160(10進(jìn)制計數(shù) 60和24構(gòu)成了簡單數(shù)字電子鐘。關(guān)鍵詞：數(shù)字電子鐘、555芯片、計數(shù)器、數(shù)碼管摘要1第 1章 概述 3第 2章 課程設(shè)計任務(wù)及要求 42.1 設(shè)計任務(wù) 42.2 設(shè)計要求 4第 3章 系統(tǒng)設(shè)計 53.1方案論證 53.2 系統(tǒng)設(shè)計 53.2.1 結(jié)構(gòu)框圖及說明 53.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 63.3 單元電路設(shè)計 73.3.1單元電路工作原理 73.3.2元件參數(shù)選擇 10第

2、 4章 軟件仿真 134.1 仿真電路圖 134.2 仿真過程 144.3 仿真結(jié)果 15第 5章 安裝調(diào)試 165.1 安裝調(diào)試過程 165.2 故障分析 18第 6章 結(jié)論 19第 7章 使用儀器設(shè)備清單 20參考文獻(xiàn) 20收獲、體會和建議 211第章 所謂電子技術(shù) ,是指“含有電子的、數(shù)據(jù)的、磁性的、光學(xué)的、電磁的、或者類似性能的相關(guān)技術(shù)”。電子技術(shù)可以分為模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)兩大部分。 模擬電子技術(shù)說是整個電子技術(shù)的基礎(chǔ)，在信號放大、功率放大、整流穩(wěn)壓、模擬量反饋、混頻、調(diào)制解調(diào)電路領(lǐng)域具有無法替代的作用。例如高保真 (Hi-Fi)的音箱系統(tǒng)、移動通訊領(lǐng)域的高頻發(fā)射機(jī)等。與模擬電

3、路相比，數(shù)字電路具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、程序軟件控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，用數(shù)字電路進(jìn)行信號處理的優(yōu)勢也更加突出。為了充分發(fā)揮數(shù)字電路在信號處理上的強(qiáng)大功能，我們可以先將模擬信號按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后送到數(shù)字電路進(jìn)行處理，最后再將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號輸出。自 20 世紀(jì) 70 年代開始，這種用數(shù)字電路處理模擬信號的所謂“數(shù)字化”浪潮已經(jīng)席卷了電子技術(shù)幾乎所有的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)字濾波器等。很有幸我們這學(xué)期學(xué)習(xí)了電子技術(shù)這門學(xué)科，并且是我們這個學(xué)期的重點(diǎn)課程，在上課和實驗的過程中，漸漸的我喜歡上了它。每一節(jié)課我都認(rèn)真學(xué)習(xí)，到網(wǎng)上去找資料。根

4、據(jù)我自己的自身情況和查閱的資料，我決定做一個數(shù)字電子時鐘，這個 60 24 的努力終于完成了，在這個過程中收獲了很多。2第 2章 1、設(shè)計一個有“時”，“分”，“秒”（23 小時 59 分 59 秒）顯示且有校時功能的電子鐘；2、 用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘。 1用 555 定時器設(shè)計一個秒鐘脈沖發(fā)生器，輸入 1HZ 的時鐘；（對已有1kHz 頻率時鐘脈沖進(jìn)行分頻）；2能顯示時、分、秒，24 小時制；3. 設(shè)計晶體震蕩電路來輸入時鐘脈沖；4.用同步十進(jìn)制集成計數(shù)器 74LS160 設(shè)計一個分秒鐘計數(shù)器,即六十進(jìn)制計數(shù)器.；5.用同步十進(jìn)制集成計數(shù)器 74LS160 設(shè)計一個 24 小時計數(shù)器

5、,6. 譯碼顯示電路顯示時間。3第章 3.1秒、分、時分別為6060 和 24 進(jìn)制計數(shù)器。秒、分均為六十進(jìn)制，即顯示0059 74LS160組成 60 進(jìn)制遞增計數(shù)器。時為二十四進(jìn)制計數(shù)器，顯示為 0023，個位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計到2，而個位計到4 時清零，就為二十四進(jìn)制了。時功能的實現(xiàn)：用兩片 74LS160 組成 24 進(jìn)制遞增計數(shù)器。 譯碼顯示譯碼顯示譯碼顯示六 十 進(jìn) 制秒計數(shù)器振蕩器圖 1 4 系統(tǒng)原理圖，如圖 2 所示。圖 2 用 555 電路構(gòu)成的 1KHz多諧振蕩器，調(diào)節(jié)電阻 R3 可以改變輸出信號頻率。74LS160 是二，五，十進(jìn)制同步加法器，用三片

6、 74LS90 構(gòu)成三級十分頻器，將1KHz 矩形波分頻得到 1Hz 基準(zhǔn)秒計時信號。由于 74LS160 是十進(jìn)制計數(shù)器，分別將個位接成十進(jìn)制計數(shù)器，十位接成六進(jìn)制計數(shù)器，分別將個位的 RCO 輸出端接十位的 9 60 60 進(jìn)制計數(shù)器分別做用整體反饋清零法構(gòu)成 24 進(jìn)制計數(shù)器。工作原理：振蕩電路產(chǎn)生的 1KHZ 脈沖信號經(jīng)三級十分頻電路分頻后產(chǎn)生的 1HZ脈沖信號輸入 74LS90N連成的 60 60 秒進(jìn)位輸出給 60 進(jìn)制分鐘計數(shù)器，分鐘計數(shù)器滿 60 后產(chǎn)生進(jìn)位信號輸入給 24 進(jìn)制小時計數(shù)器，從而實現(xiàn) 24 小時制電子鐘的功能。5 3.3.11、時功能 24進(jìn)制計數(shù)器，如圖 3

7、所示。圖 3 位時，芯片工作，輸入十位的脈沖信號有效，當(dāng)十位為2，個位為3 的時候，同時給兩個芯片的預(yù)置端一個有效信號，使之清零。62、分秒功能 60進(jìn)制計數(shù)器，如圖 4所示。圖 4 說明：采用異步時序電路控制，在十位計數(shù)到 5 時，下一個脈沖一到來就置數(shù)。74LS160構(gòu)成的 60 進(jìn)制計數(shù)器和24 進(jìn)制計數(shù)器如圖3 和圖 4 所示。 6060和 24 0059，它們的個位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。73、晶體振蕩器電路圖 如圖 5 所示。圖 5 555 電路構(gòu)成的 1KHz 多諧振蕩器原理如圖 5 所示。調(diào)節(jié)電阻 R2 可以改變輸出信號頻率，用以得到所需的信號頻率。4、分頻器電路 ，如圖 6

8、所示。圖 674LS90 是二，五，十進(jìn)制異步加法器，用三片 74LS90 可以構(gòu)成三級十分頻器，將 1KHz 矩形波分頻得到 1Hz 基準(zhǔn)秒計時信號。原理如圖 6 所示8 1、 電阻 ，5.1K2、 電容10nF，100nF3、 滑動變阻器10K ，KEY=A，20%4、與門7400N95、數(shù)碼管DCD_HEX_GREEN5、555_TIMER_RATED管腳圖如圖 7圖7 6、74LS90N管腳圖如圖 8 功能表如圖 9圖8 10圖 9 7、74LS160N管腳圖如圖 10 功能表如圖1174LS160N 管腳圖圖圖 11 74LS160N 功能表11第 4章 仿真圖 如圖 12圖 12

9、電路的連接與仿真是我們這次課程設(shè)計的主要任務(wù)之一，也是整個過程的最難的階段。仿真這部分工作在 multisim仿真軟件上進(jìn)行。對于電路的仿真分為調(diào)試一次，才能確保最后的成功。Multisim這個仿真軟件以前用的很少，對它的基本仿真過程不是很了解，很多。基本過程：1、按照電路原理圖將仿真分成幾部分依次連接電路并調(diào)試；2、連接晶體振蕩電路并調(diào)試，觀察發(fā)出的是否是 1KHz的信號；3、連接分頻電路并調(diào)試，觀察輸出是否是 1Hz的信號；4、連接 60、24進(jìn)制計數(shù)器電路并調(diào)試，觀察是否符合要求；513 電路成功實現(xiàn)了 24 60 秒進(jìn)1 分并清 60 分進(jìn) 1 24 小時清零所有計數(shù)器并重新開始計時。

10、仿真結(jié)果如圖 13圖 14第 5 章 在實驗室按照如圖 14 電路圖連接電路，由于電路圖比較復(fù)雜在連接過程中必須認(rèn)真細(xì)心。首先必須明確實驗原理，在此基礎(chǔ)上連接電路會相對比較清晰明了，要檢測每一條導(dǎo)線是否損壞。調(diào)試過程分為單元電路檢測和整機(jī)電路調(diào)試。圖 單元電路檢測151、搶答電路 CD4511控制顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端，即 5端/ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。然后把主持人的控制開關(guān)撥到“開始”位置，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，給 8路搶答端口即輸入端給上低電平的輸入信號，如當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時，顯示器顯示相應(yīng)

11、的數(shù)字 。此外，CTR=1，使 74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號不會被接收。2、定時電路用示波器檢查 555的輸出波形是否為 1Hz 555的外圍電路進(jìn)行調(diào)整達(dá)到要求為止。觀察顯示器的顯示時間是否進(jìn)行加計數(shù)。有問題按原理進(jìn)行修改。3、時序控制1搶答工作狀態(tài)。2示。3整機(jī)電路調(diào)試1 搶答電路無顯示；與此同時，在計時電路部分，將事先的預(yù)置數(shù)送入減法計數(shù)器中。當(dāng)主持人按鍵彈起時，計數(shù)器開始計數(shù)工作，搶答開始。2/Yex輸出為 1，計數(shù)器 BO2輸出為 1，74LS148的 5端,而優(yōu)先編碼器和計數(shù)器都正常工作；3/YEX 輸出為“0 CTR=1，/ST=1，優(yōu)先編碼器停止工作，此

12、后選手的搶答無效，電路將按鍵者的編號顯示在LED 上；同時，CTR=1，計數(shù)部分的計數(shù)脈沖 =0，計數(shù)器停止工作，此時的倒計時時間記錄并顯示在 LED上；74148的/Ys端由 1跳變到 0，7412116有狀態(tài) 2 Q 輸出暫態(tài)高電平。如果在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答，BO2 由 1 跳變到 074121 有狀態(tài) 2ST=1 再根據(jù)故障分析和排除的方法，找出故障，并加以改進(jìn)，排除故障 調(diào)試并不是。排障的效率。第 6 章 17子時鐘，完成了預(yù)想的功能。首先提出可行的執(zhí)行方案，多提出幾種方案，集思設(shè)計，注意性價比。通過對本次設(shè)計的方案理論論證并且應(yīng)用 Multisim 仿真軟件進(jìn)行分析仿真，可證明此方案可行。采用先提出問題，再建立模型，思索方法，對比比較，選用器材，最后仿真測試的方法，是解決此類問題的關(guān)鍵。第 7 章 186 個6 個3 個1 個2 個1 個1 個若干若干若干導(dǎo)線1.李景宏，馬學(xué)文.電子技術(shù)實驗教程.沈陽：東北大學(xué)出版社.2002.王永軍，李景華編著.數(shù)字邏輯與數(shù)字系