【畢業(yè)論文】創(chuàng)意新型數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)

PAGE36PAGE湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目簡(jiǎn)易數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師系主任評(píng)閱人完成日期2023年1月10日摘要本系統(tǒng)由石英晶體振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、LED顯示器和校時(shí)電路組成,采用了CMOS系列(雙列直插式)中小規(guī)模集成芯片?？傮w方案設(shè)計(jì)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能,擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能,進(jìn)行了各單元設(shè)計(jì),總體調(diào)試。關(guān)鍵字:石英晶振器;分頻器;計(jì)數(shù)器;譯碼器;LED顯示器;AbstractThesystemismadeupbysiliconcrystaloscillator,frequencydivider,numbercounter,decipherer,LEDindicatorandcalibratedcircuitandutilizesthemedium-sizedandsmall-sizedintegrutedchipofCMOSseries(double-rowplug-in).Thedesignfortheoverallprojectiscomposedoftwopartsthemaincircuitandtheexpandedcircuit.Themaincircuitcarriesonthebasicfunctionofthedigitalelectronicclockandtheexpandedcircuitcarriesontheexpandedfunctionofit.Eachunitisdesignedandtheoverall.Keyword:siliconcrystaloscillator;frequencydivider;numbercounter;decipherer;LEDindicator;

目錄【摘要】 2前言 3第一章.數(shù)字鐘的組成和基本工作原理 51.1振蕩器 61.2分頻器電路 71.3計(jì)數(shù)器 71.4譯碼顯示電路 81.5校時(shí)電路 81.6報(bào)時(shí)電路 8第二章.設(shè)計(jì)步驟與方法 72.1振蕩電路 72.2分頻器電路 82.3計(jì)數(shù)器 102.3.1計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制的接法 102.3.2二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的接法 102.4譯碼顯示電路 122.5校時(shí)電路 142.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 152.6.1控制門電路部分 152.6.2音響電路部分 17第三章.組裝與調(diào)試 183.1接通電源逐步調(diào)試 183.2按順序?qū)﹄娐愤B線和調(diào)試 18第四章.結(jié)論 19前言20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小、功能多、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，，因此在許多電子設(shè)備中被廣泛使用。電子鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫挠?jì)時(shí)工具，而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、走時(shí)準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)而在生活中被廣泛應(yīng)用，因此本次設(shè)計(jì)就用數(shù)字集成電路和一些簡(jiǎn)單的邏輯門電路來設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式電子鐘，使其完成時(shí)間及星期的顯示功能。本次設(shè)計(jì)以數(shù)字電子為主，分別對(duì)1S時(shí)鐘信號(hào)源、秒計(jì)時(shí)顯示、分計(jì)時(shí)顯示、小時(shí)計(jì)時(shí)顯示、整點(diǎn)報(bào)時(shí)及校時(shí)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將它們組合，來完成時(shí)、分、秒的顯示并且有整點(diǎn)報(bào)時(shí)和走時(shí)校準(zhǔn)的功能。并通過本次設(shè)計(jì)加深對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的理解以及更熟練使用計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器和各種邏輯門電路的能力。電路主要使用集成計(jì)數(shù)器，例如CD4060、CD4518，譯碼集成電路，例如CD4511，LED數(shù)碼管及各種門電路和基本的觸發(fā)器等，電路使用5號(hào)電池共電，很適合在日常生活中使用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系鐘新躍老師的大力支持，他提出了許多的意見和建議，在此表示衷心的感謝。由于本人能力有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤與不足，希望各位老師及讀者給予批評(píng)并提出寶貴意見。第一章.數(shù)字鐘的組成和基本工作原理數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。它的計(jì)時(shí)周期是24小時(shí)，由于計(jì)數(shù)器的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致所以采用校準(zhǔn)功能和報(bào)時(shí)功能。數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、校準(zhǔn)電路、報(bào)時(shí)電路、時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)、秒計(jì)數(shù)器，振蕩電路和單次脈沖產(chǎn)生電路組成。其中電路系統(tǒng)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、校準(zhǔn)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。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，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(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。“分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，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。時(shí)計(jì)數(shù)器采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的計(jì)時(shí)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過顯示驅(qū)動(dòng)電路，七段顯示譯碼器譯碼，在經(jīng)過六位LED七段顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)低、高音報(bào)時(shí)。校準(zhǔn)電路時(shí)用來對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。如圖1：圖1數(shù)字鐘組成框圖1.1振蕩器振蕩器是數(shù)字鐘的核心,其的作用是產(chǎn)生一個(gè)頻率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào),然后再由分頻器分秒脈沖,因此,振蕩器頻率的精度與穩(wěn)定度基本決定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號(hào)。保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。1.2分頻器電路分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（215）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。本次設(shè)計(jì)是運(yùn)用了CD4060分頻器進(jìn)行分頻，分頻電路可提供512HZ和1024HZ的頻率，在經(jīng)CD4040分頻器進(jìn)行一分頻,為此電路輸送一秒脈沖。1.3計(jì)數(shù)器時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通常用2個(gè)十進(jìn)位計(jì)數(shù)器的集成片組成,其中”秒”個(gè)位是十進(jìn)制,秒十位為六進(jìn)制?？刹捎梅答仛w零變”秒”十位為六進(jìn)制,實(shí)現(xiàn)秒的六十進(jìn)制。”分”計(jì)數(shù)器原理也一樣。而根據(jù)設(shè)計(jì)要求。1.4譯碼顯示電路是將數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用LED七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號(hào).并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。1.5校時(shí)電路實(shí)際的數(shù)字鐘電路由于秒信號(hào)的精確性和穩(wěn)定性不可能做到完全(絕對(duì))準(zhǔn)確無誤，加之電路中其它原因，數(shù)字鐘總會(huì)產(chǎn)生走時(shí)誤差的現(xiàn)象。因此，電路中就應(yīng)該有校準(zhǔn)時(shí)間功能的電路。1.6報(bào)時(shí)電路當(dāng)數(shù)字鐘顯示整點(diǎn)時(shí)，應(yīng)能報(bào)時(shí)。要求當(dāng)數(shù)字鐘的“分”和“秒”計(jì)數(shù)器計(jì)到59分50秒時(shí)，驅(qū)動(dòng)音響電路，要求每隔一秒音響電路嗚叫一次，每次叫聲的時(shí)間持續(xù)1秒，10秒鐘內(nèi)自動(dòng)發(fā)出五聲嗚叫，且前四聲低，最后一聲高，正好報(bào)整點(diǎn)。第二章.設(shè)計(jì)步驟與方法2.1振蕩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。如圖2所示電路通過非門構(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，非門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為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(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XTAL1的頻率選為32768Hz。其中C1的值取5-20pF，C2為30pF。C1作為校正電容可以對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，以提高頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。由于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。圖2振蕩電路圖2.2分頻器電路由數(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。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)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將32767Hz的振蕩信號(hào)分頻為1Hz的分頻倍數(shù)為32767（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。本實(shí)驗(yàn)中采用CD4060來構(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，使用更為方便。CD4060計(jì)數(shù)為最高為14級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，首先由U1(CD4060)的Q14(第3腳)產(chǎn)生2Hz的振蕩信號(hào),然后由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4040和兩個(gè)U3A(74LS20),U3B(74LS20)組成120計(jì)數(shù)器分頻,從U3B的輸出端輸出一個(gè)的分脈沖,作為分鐘計(jì)數(shù)器的分鐘信號(hào),按鍵開關(guān)S作為分鐘調(diào)時(shí)有手動(dòng)脈沖開關(guān),每按動(dòng)一次,從U3B的輸出端輸出一個(gè)脈沖,同時(shí)U2的Q1管腳輸出秒脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED1,LED2,作為秒指示(因?yàn)?Hz的信號(hào)經(jīng)1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分頻后為1Hz)。如圖3所示。圖3分頻電路2.3計(jì)數(shù)器秒脈沖信號(hào)經(jīng)過級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到“秒”個(gè)位、十位，“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)?！懊搿薄ⅰ胺帧庇?jì)數(shù)器為60秒為1分、60分為1小時(shí)、24小時(shí)為1天的計(jì)數(shù)周期，分別組成兩個(gè)六十進(jìn)制（秒、分）、一個(gè)二十四進(jìn)制（時(shí)）的計(jì)數(shù)器。將這些計(jì)數(shù)器適當(dāng)?shù)剡B接，就可以構(gòu)成秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它們都可以用兩個(gè)“二-十進(jìn)制”計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器均可由雙BCD加法計(jì)數(shù)器CC4518組成。因?yàn)橐黄珻C4518內(nèi)含有兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，因此用一片CC4518就可以構(gòu)成六十進(jìn)制或二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器了。選取CC4518和與非門CC4511、采用反饋復(fù)位法構(gòu)成的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路分別見圖4(a)和圖4(b)所示。圖4(a)計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制2.3.1計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制的接法圖4(a)個(gè)位為十進(jìn)制.故EN=1,Cr=0,計(jì)數(shù)到9以后自動(dòng)清零,向高位進(jìn)位信號(hào)采用Q4Q3Q2Q1=1001,將Q4,Q1送入與非門,與非門的輸出可以做進(jìn)位信號(hào)。因?yàn)?當(dāng)Q4,Q1不同時(shí)為1,Y為1當(dāng)Q4,Q1同時(shí)為1時(shí),Y為0,同時(shí)計(jì)數(shù)器到9后自動(dòng)清零,這時(shí)Y又變?yōu)?,即出現(xiàn)了一個(gè)上升沿。十位接成六進(jìn)制,利用Q4Q3Q2Q1=0110的信號(hào)清零,同時(shí)結(jié)合高位進(jìn)位。2.3.2二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的接法個(gè)位為進(jìn)制計(jì)數(shù)器,當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到24時(shí),即十位為0010,個(gè)位為0100時(shí),同時(shí)清零,達(dá)到了二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的目的,即高位的Q2,底位的Q3送入與非門做清零信號(hào),如圖4(b)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4(b)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器在這兩個(gè)電路中，計(jì)數(shù)器的控制脈沖由CP端輸入，1EN接高電平；計(jì)數(shù)器的控制脈沖由EN端輸入，狀態(tài)如圖5看出：當(dāng)“計(jì)數(shù)器的狀態(tài)由1001向0000轉(zhuǎn)換時(shí)，1Q4(2EN)正好是一個(gè)下降沿，高位的計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。在圖4(a)中，將2Q3和2Q2相與后接至CR端，構(gòu)成了六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在圖4(b)中，將2Q2和1Q3相與后接至CR端構(gòu)成了二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。為了保證電路能可靠地工作，在“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器反饋復(fù)位支路中，加了一個(gè)RS觸發(fā)器，如圖7所示。圖5計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖6“秒”進(jìn)位電路各功能模塊中用到的門電路可以采用4011(四2輸入與非門)來實(shí)現(xiàn),其外部引線排列見圖7所示。將與非門組成的RS觸發(fā)器的輸出接至計(jì)數(shù)器的復(fù)位端，展寬了復(fù)位和進(jìn)位信號(hào)的脈沖寬度，使其在本位可靠地復(fù)位的同時(shí)向高位提供了進(jìn)位觸發(fā)圖7CC4011引線排列2.4譯碼顯示電路數(shù)碼管是數(shù)碼顯示器的俗稱。常用的數(shù)碼顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管，熒光數(shù)碼管，輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等。譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用LED七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動(dòng)下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號(hào)。本設(shè)計(jì)所選用的是半導(dǎo)體數(shù)碼管，是用發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）組成的字形來顯示數(shù)字，七個(gè)條形發(fā)光二極管排列成七段組合字形，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù)碼管。半導(dǎo)體數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種類型。共陽極數(shù)碼管的七個(gè)發(fā)光二極管的陽極接在一起，而七個(gè)陰極則是獨(dú)立的。共陰極數(shù)碼管與共陽極數(shù)碼管相反，七個(gè)發(fā)光二極管的陰極接在一起，而陽極是獨(dú)立的。當(dāng)共陽極數(shù)碼管的某一陰極接低電平時(shí)，相應(yīng)的二極管發(fā)光，可根據(jù)字形使某幾段二極管發(fā)光，所以共陽極數(shù)碼管需要輸出低電平有效的譯碼器去驅(qū)動(dòng)。共陰極數(shù)碼管則需輸出高電平有效的譯碼器去驅(qū)動(dòng)。當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)器在CP脈沖韻作用下，按60秒為1分、60分為1小時(shí)，‘24小時(shí)為1天的計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)時(shí)，就應(yīng)將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號(hào)。這就需要將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)進(jìn)行譯碼并將其顯示出來。我們選用的計(jì)數(shù)器全部是二-十進(jìn)制集成片，“秒”、“分”、“時(shí)”的個(gè)位和十位的狀態(tài)分別由集成片中的四個(gè)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)來反映的。每組(四個(gè))．輸出的計(jì)數(shù)狀態(tài)都按BCD代碼以高低電平來表現(xiàn)。因此,譯碼顯示電路選用BCD-7段鎖存譯碼／驅(qū)動(dòng)器CC4511。七段顯示數(shù)碼管的外部引線排列見圖8a)、(b)?，F(xiàn)以60進(jìn)制“秒”計(jì)時(shí)電路為例，將計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器和顯示數(shù)碼管連在一起，其電路示意圖見圖9圖8(a)譯碼器外引線排列圖8(b)二極管示意圖圖9譯碼顯示器和顯示數(shù)碼管2.5校時(shí)電路實(shí)際的數(shù)字鐘表電路由于秒信號(hào)的精確性不可能做到完全（絕對(duì)）準(zhǔn)確無誤，加之電路中其它原因，數(shù)字鐘總會(huì)產(chǎn)生走時(shí)誤差的現(xiàn)象。因此，電路中就應(yīng)該有校準(zhǔn)時(shí)間功能的電路。校準(zhǔn)的方法很多，常用的有“快速校時(shí)法”?，F(xiàn)在以“分計(jì)時(shí)器”的校時(shí)電路為例，簡(jiǎn)要說明它的校時(shí)原理，見圖10，與非門1，2構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，可以將1Hz的“秒”信號(hào)和“秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)”送至“分計(jì)數(shù)器的CP端”。兩個(gè)信號(hào)中究竟選哪個(gè)送入由開關(guān)K控制，它的工作過程是這樣的：當(dāng)開關(guān)K置“B”端時(shí)，與非門1輸出低電平，門2輸出高電平?！懊胗?jì)數(shù)器進(jìn)位信號(hào)”通過門4和門5送至“分計(jì)數(shù)器的CP端”，使“分計(jì)數(shù)器”正常工作；需要校正“分計(jì)時(shí)器”時(shí)，將開關(guān)K置“A”端，與非門1輸出高電平，門2輸出低電平，門4封鎖“秒計(jì)數(shù)器進(jìn)位信號(hào)”，而門3將1Hz的CP信號(hào)通過門3和門5送至“分計(jì)時(shí)器”的CP控制端，使“分計(jì)數(shù)器”在“秒”信號(hào)的控制下“快速”計(jì)數(shù)，直至正確的時(shí)間，再將開關(guān)置于“B”端，以達(dá)到校準(zhǔn)時(shí)間的目的圖10校時(shí)電路圖11整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖2.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路數(shù)字鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)是最基本的功能之一?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)的電路要求在離電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分51秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)每隔1秒鐘鳴叫一次，每次持續(xù)時(shí)間為1秒，共響5次，前四次為低音500Hz，最后一聲為高音1000Hz。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的電路原理圖如圖12所示。

圖12數(shù)字鐘的布線圖2.6.1控制門電路部分圖11中與非門1，3，5的輸入信號(hào)Q4，Q3，Q2，Q1分別表示“分十位”“分個(gè)位”“秒十位”和“秒個(gè)位”的狀態(tài)，下標(biāo)中D，C，B，A分別表示組成計(jì)數(shù)器的四個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)。Y1=QC4.QA4.QD3.QA3,Y2=Y1.QC2.QA2.Y3=Y2.QD1.F1(1KHz),Y4=Y2.QD1.QA.F2(500Hz).每當(dāng)’分’和’秒’計(jì)數(shù)到59分50秒時(shí),QD4.QC4.QB4.QD4.=0101,QD3,QC3,QB3,QD3=1001,QD2,QC2,QB2,QA2=0101,QD1,QC1,QB1,QA1=0000可見,從59分50秒到59分59秒之間,只有秒個(gè)位計(jì)數(shù),而’分’有十位,’分’的個(gè)位,秒的十位中QC4=QA4=QD3=QA3=QC2=QA2=1不變.將它們相”與”,即圖11中Y2=QC4.QA4.QD3.QA3.QC2.QA2作為控制信號(hào), 去控制Y3和Y4.在每小最最后10秒Y2=1,Y3 輸入端加有頻率為2048Hz的信號(hào)B(可取自分頻器CD的Q4端),同時(shí)又受QD1,QA1的控制,即C就是在59S時(shí),QD1QA1C=1,將Y4關(guān)閉,Y3打開,B信號(hào)通過Y3.Y4的輸入端加有頻率為1024Hz的信號(hào)A,同時(shí)又受QD1,QA1的控制,即在51,53,55,57s時(shí),C.QD1.QA1=1,將Y3關(guān)閉Y4打開,A信號(hào)通過Y4,則Z=CQD1QA1B+C.QD1,QA1A,即可實(shí)現(xiàn)前四響為1024Hz的底音,后一響為2048Hz的高音,最后一響完畢正好整點(diǎn)。QD1QC2QB3QA1D1QA100000000110010000111010000101101100011112.6.2音響電路部分音響電路中采用射極輸出器，推動(dòng)8Ω的喇叭，三極管基極串接lkΩ限流電阻，是為了防止電流過大損壞喇叭，集電極串接51Ω限流電阻，．三極管選用高頻小功率管即可。當(dāng)Y5端為高電平時(shí)，三極管T導(dǎo)通，有電流流經(jīng)喇叭，使之發(fā)出鳴叫聲。通過以上分析可知，當(dāng)計(jì)時(shí)至59分51、53、55、57秒時(shí)，頻率為500Hz的信號(hào)通過喇叭，當(dāng)計(jì)時(shí)至59分59秒時(shí)，頻率為1000Hz的信號(hào)通過喇叭，因而發(fā)出四低一高的聲音，音響結(jié)束正好為59分60秒。第三章.組裝與調(diào)試在實(shí)驗(yàn)板上組裝組裝電子時(shí)鐘時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按圖連接引腳,注意走線整齊,布局合理,器件的懸空端,清0端,置1端要正確處理。插拔集成芯片時(shí)要用力均勻,避勉芯片管腳在插拔過程中變彎,折斷。3.1接通電源逐步調(diào)試如果出現(xiàn)錯(cuò)誤,可先檢查各芯片的電源線是否接上,并保證有正常的工作電壓。按圖9電路在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱上連線。它是由十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CC4518、BCD-7段鎖存譯碼／驅(qū)動(dòng)器CC4511和LED七段數(shù)碼管組成。觀察在CP作用下數(shù)碼管的顯示情況。需要注意的是，CC4511正常工作時(shí)，為高電平，LE應(yīng)為低電平。按圖4電路在實(shí)驗(yàn)箱上連線。因?yàn)镃C4518內(nèi)含有兩個(gè)同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CC4011內(nèi)含有四個(gè)2輸入與非門，因此分別用一片CC4518和CC4011就夠了。按圖4(a)電路連線，輸出可接發(fā)光二極管。觀察在CP作用下(CP為1Hz可直接由實(shí)驗(yàn)箱連續(xù)脈沖輸出端提供)輸出端發(fā)光二極管的狀態(tài)變化情況，驗(yàn)證是否為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。按圖4(b)電路連線驗(yàn)證該電路是否為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其次安裝的是晶體振蕩電路電路。按圖2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。3.2按順序?qū)﹄娐愤B線和調(diào)試按圖10所示在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱上對(duì)校時(shí)電路連線。將電路輸出(門5)接發(fā)光二極管。撥動(dòng)開關(guān)，觀察在CP(1Hz)作用下，輸出端發(fā)光二極管的顯示情況。根據(jù)開關(guān)的不同狀態(tài)，輸出端輸出頻率之比約為1：60，“開關(guān)’’可以取自實(shí)驗(yàn)箱上的邏輯電平開關(guān)。參照?qǐng)D11,對(duì)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的安裝因?yàn)閳?bào)時(shí)電路發(fā)出聲響的時(shí)間是59分51秒至59分60秒之間，59分的狀態(tài)是不變的。圖12中的Y2=1不變。測(cè)試時(shí)，lkHz的CP信號(hào)可由實(shí)驗(yàn)箱上獲得，500Hz的CP信號(hào)可將lkHz的信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器二分頻得到。QAlQDl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(hào)的作用下，喇叭發(fā)出聲響的情況。將時(shí)間調(diào)整到59分50秒,觀察報(bào)時(shí)電路能否準(zhǔn)確報(bào)時(shí)。如果不正常,則需檢查相應(yīng)的CC4518芯片。第四章.結(jié)論數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)涉及到模擬電子與數(shù)字電子技術(shù)。其中絕大部分是數(shù)字部分、邏輯門電路、數(shù)字邏輯表達(dá)式、計(jì)算真值表與邏輯函數(shù)間的關(guān)系、編碼器、譯碼器顯示等基本原理。數(shù)字鐘是典型的時(shí)序邏輯電路，包含了計(jì)數(shù)器，二進(jìn)制數(shù)，六進(jìn)制數(shù)，六十進(jìn)制，二十四進(jìn)制，十進(jìn)制數(shù)的概念。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作可以進(jìn)一步加深對(duì)數(shù)字電路的了解，通過本次電子電路的設(shè)計(jì)，為數(shù)字電路的制作提供思路。我學(xué)到了很多東西，最重要的是去做好一個(gè)事情的心態(tài)，也許在你拿到題目時(shí)會(huì)覺得困難，但是只要你充滿信心，一步一個(gè)腳印去實(shí)現(xiàn)它，就肯定會(huì)完成的。有時(shí)候畫的線和其它線重要合時(shí)會(huì)看不到，有時(shí)又會(huì)明明連的是這個(gè)端點(diǎn)，一移動(dòng)時(shí)卻連到任外一個(gè)端點(diǎn)了，再加上電路有這么大了，顯示器的界面寬度又有限，所以做起來有點(diǎn)麻煩，一但搞不好就要重新來，這個(gè)時(shí)候就要你有足夠的耐心了。從這次設(shè)計(jì)中我覺得我學(xué)到了以下東西：對(duì)于數(shù)字邏輯一些基本知識(shí)有了更深的了解,了解很多集成門電路芯片的使用,增強(qiáng)了面對(duì)困難勇于面對(duì)，勇于解決的信心。以往每做一次課程設(shè)計(jì)，感覺自己的收獲總會(huì)不少，這次也不例外。做課程設(shè)計(jì)是為了讓我們對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)一步鞏固已學(xué)基本理論及應(yīng)用知識(shí)并加以綜合提高，學(xué)會(huì)將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的方法，提高分析和解決問題的能力。通過這次對(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)數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要實(shí)現(xiàn)電路功能總要先設(shè)計(jì),成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與理想的完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。在做課程設(shè)計(jì)的過程中，我深深地感受到了自己所學(xué)到知識(shí)的有限，明白了只學(xué)好課本上的知識(shí)是不夠的，要通過圖書館和互聯(lián)網(wǎng)等各種渠道來擴(kuò)充自己的知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)過程中我們?cè)?jīng)遇到過問題。一個(gè)是在電路接好之后計(jì)數(shù)的顯示結(jié)果不正確,經(jīng)分析，檢查后我們請(qǐng)老師幫我們檢查了，知道了是電路中有些不懂的地方，改正了錯(cuò)誤。我們遇到的第二個(gè)問題是有線路太多，容易混亂。所以我們沒