數(shù)字電子時(shí)鐘

第14頁(yè)共14頁(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)專業(yè)班級(jí)姓名一、課程設(shè)計(jì)（論文）題目二、課程設(shè)計(jì)（論文）工作：自年月日起至年月日止。三、課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求：1、序號(hào)項(xiàng)目等級(jí)優(yōu)秀良好中等及格不及格1課程設(shè)計(jì)態(tài)度評(píng)價(jià)2出勤情況評(píng)價(jià)3任務(wù)難度評(píng)價(jià)4工作量飽滿評(píng)價(jià)5任務(wù)難度評(píng)價(jià)6設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性評(píng)價(jià)7論文書(shū)寫(xiě)規(guī)范化評(píng)價(jià)8綜合應(yīng)用能力評(píng)價(jià)綜合評(píng)定等級(jí)學(xué)生簽名：年月日課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱意見(jiàn)評(píng)閱人職稱2013年月日

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的 5二、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材 6三、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理 8實(shí)驗(yàn)電路圖 9印刷電路板圖 9四、課程設(shè)計(jì)操作步驟 10焊接技術(shù) 11注意事項(xiàng) 11五、課程設(shè)計(jì)心得 12六、參考文獻(xiàn)（資料） 14一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的數(shù)字電子鐘由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路等組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用555構(gòu)成的振蕩器或石英晶體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天24h的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)六位LED顯示器顯示出來(lái)。校時(shí)電路是來(lái)對(duì)“時(shí)、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。2設(shè)計(jì)方案1任務(wù)要求時(shí)鐘的“時(shí)”要求用兩位顯示;上、下午用發(fā)光管作為標(biāo)志；時(shí)鐘的“分”、“秒”要求各用兩位顯示；整個(gè)系統(tǒng)要有校時(shí)部分（可以手動(dòng)，也可以自動(dòng)），校時(shí)時(shí)不能產(chǎn)生進(jìn)位；系統(tǒng)要有鬧鐘部分，聲音要響5秒（可以是一聲一聲的響，也可以連續(xù)響）。2設(shè)計(jì)原理由石英晶體多諧振蕩器和分頻器產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖?！懊腚娐贰?、“分電路”均為00—59的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路；“時(shí)電路”為00—23的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路；3設(shè)計(jì)原理及其框圖1數(shù)字顯示電子鐘的構(gòu)成

該數(shù)字顯示電子鐘是一個(gè)將“時(shí)”，“分”，“秒”顯示于數(shù)碼管的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)。另外應(yīng)有校時(shí)功能和鬧鐘功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，“鬧鐘”、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。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)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，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)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。二、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材1. 電烙鐵、焊錫2. 螺絲刀、鑷子、鉗子等必備工具、萬(wàn)用表。3元器件10MΩ電阻5個(gè)500Ω電阻14個(gè)30p電容2個(gè)CD4511集成塊6塊CD4060集成塊1塊74HC390集成塊3塊74HC51集成塊1塊74HC00集成塊4塊74HC30集成塊1塊32.768k時(shí)鐘晶體1個(gè)共陰八段數(shù)碼管6個(gè)蜂鳴器1個(gè)網(wǎng)絡(luò)線2米鑷子1把剪刀1把四連面包板1塊三、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理2數(shù)字鐘的工作原理1晶體振蕩器電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。

圖3-2所示電路通過(guò)ＣＭＯＳ非門(mén)構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個(gè)電路中，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的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻Ｒ１為非門(mén)提供偏置，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)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(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)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。從有關(guān)手冊(cè)中，可查得C1、C2均為30pF。當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性，非門(mén)電路可選74HC00。

2分頻器電路

通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到１Ｈz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。

通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，將３２７６８Ｈz的振蕩信號(hào)分頻為１ＨZ的分頻倍數(shù)為３２７６８（２１５），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于１５極２進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的２進(jìn)制計(jì)數(shù)器有７４ＨＣ３９３等。

本電路采用CD4060來(lái)構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門(mén)，使用更為方便。

ＣＤ４０６０計(jì)數(shù)為１４級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將３２７６８ＨZ的信號(hào)分頻為２ＨZ，其內(nèi)部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，ＣＤ４０６０的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門(mén)，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。

圖3-3CD4046內(nèi)部框圖

3時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為１２進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位８４２１ＢＣＤ碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為６０進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為８４２１ＢＣＤ碼。

一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC390來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選７４ＨＣ３９０，其內(nèi)部邏輯框圖如圖２.３所示。該器件為雙２—５－１０異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）。

圖3-474HC390(1/2)內(nèi)部邏輯框圖

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3-5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。

圖3-510進(jìn)制——6進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(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。

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3-6所示。

另外，圖3-6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。

課程設(shè)計(jì)操作步驟1、對(duì)照元件清單目錄表檢察元件是否齊全；2、認(rèn)識(shí)識(shí)別各種元器件以及認(rèn)清所起作用；3、學(xué)習(xí)S－202型收音機(jī)調(diào)頻調(diào)幅的工作原理；4、按照電路圖將元器件焊接在與之對(duì)應(yīng)的位置處；5、裝配完畢后，通電進(jìn)行測(cè)試，若各項(xiàng)功能齊全則進(jìn)行下一步，若存在缺陷則用萬(wàn)用表進(jìn)行檢查并糾正；6、作一些基本的調(diào)試；7、把應(yīng)該固定的地方牢固的封??；8、把焊接好的電路板與外殼組裝；9、檢查驗(yàn)收。10、焊接步驟：1.去氧化膜2.引腳吃錫（薄厚均勻且有一定厚度）3.焊接（保證插入元器件的正負(fù)極正確，注意焊接時(shí)松香適量）焊接技術(shù)： 1焊點(diǎn)良好，牢固可靠，整潔可觀，無(wú)毛刺2錫量適中，焊接實(shí)踐不宜太長(zhǎng)，2-3s為宜3盡量不出現(xiàn)虛、漏、假焊注意事項(xiàng)：1.剪引腳時(shí)不能破壞焊點(diǎn)2.焊接完成后，經(jīng)仔細(xì)檢查無(wú)虛、漏、假焊，并確保無(wú)短路狀態(tài)后，通電調(diào)試3.三極管的引腳要插入正確4.將電位器、耳機(jī)插孔安裝在指定位置，并用烙鐵焊好。要注意使電位器處于一個(gè)平面內(nèi)。5.最后將揚(yáng)聲器和電源線焊好。6.檢查焊接是否正確。安裝焊接完畢后，仔細(xì)對(duì)照電路圖和電路板圖核對(duì)每個(gè)元器件位置和引線極性，另外還要注意有無(wú)搭錫的地方。 第五章課程設(shè)計(jì)心得我們學(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，但那都是一些理論的東西。通過(guò)這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中，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(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)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(guò)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(wèn)題。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(wèn)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(wú)須看的太過(guò)于重要，而是設(shè)計(jì)的過(guò)程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每