可校準數(shù)字鐘電路設(shè)計

課程設(shè)計說明書（2013/2014學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計題目：可校準數(shù)字鐘電路設(shè)計專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：崔春艷設(shè)計周數(shù)：2周設(shè)計成績：20141、課程設(shè)計目的用所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)，設(shè)計一個可校準數(shù)字時鐘電路，當(dāng)接入5V電源時能實現(xiàn)分秒的顯示并且可以對時鐘進行校準。在設(shè)計正點時鐘時要掌握數(shù)字時鐘的工作原理和設(shè)計方法，學(xué)會用protel99SE軟件操作實驗內(nèi)容，掌握設(shè)計性試驗和轉(zhuǎn)PCB的實驗方法。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。因此，我們此次設(shè)計數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘。而且通過數(shù)字鐘的制作進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實用方法。且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時序電路。通過它可以進一步學(xué)習(xí)和掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理和方法。所需的器件：1塊電路板（15cm×10cm）4個共陰極數(shù)碼管（LG5011AH）；4個CD4511BD集成芯片：4個CD4510BE芯片；1個74LS08N芯片，1個74LS00芯片；1個CD4050BE芯片；1個74LS7474AN芯片；4個200Ω電阻，2個10KΩ電阻，1個22MΩ電阻，16個0Ω電阻；2個33μF電容；1個32768Hz晶振；若干導(dǎo)線。2、課程設(shè)計正文軟件方面設(shè)計利用protel99SE對整體電路進行分析，設(shè)計出電路圖，然后生成PCB圖。軟件方面系統(tǒng)分析將32768Hz晶振分頻后產(chǎn)生1Hz的頻率，即周期為1秒，送入60進制計數(shù)器產(chǎn)生秒，滿60秒后向分進位，產(chǎn)生分，經(jīng)譯碼器后在共陰極數(shù)碼管中顯示出分秒。2.1.2軟件方面系統(tǒng)設(shè)計共陰極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平的則不點亮。CD4511驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）CCD4511真值表CD4511是一片CMOSBCD—鎖存器，用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器。BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。CD4510構(gòu)成60進制CD4510CD4510真值表CD4510為可預(yù)置BCD可逆計數(shù)器，該器件主要由四位具有同步時鐘的D型觸發(fā)器構(gòu)成。具有可預(yù)置數(shù)、加減計數(shù)器和多片級聯(lián)使用等功能。CD4510具有復(fù)位CR，置數(shù)控制LD、并行數(shù)據(jù)D0～D3、加減控制DU/、時鐘CP和進位等CI輸入。CR為高電平時，計數(shù)器清零。當(dāng)LD為高電平時，D0～D3上的數(shù)據(jù)置入計數(shù)器中，CI控制計數(shù)器的計數(shù)操作，CI＝0時，允許計數(shù)。此時，若DU/為高電平，在CP時鐘上升沿計數(shù)器加1計數(shù)；反之，在CP時鐘上升沿減1計數(shù)。除了四個Q輸出外，還有一個進位/錯位輸出BOCO/。CI進位輸入端、LD數(shù)據(jù)置入控制端、CO/BO進位/錯位輸出端Q0～Q3計數(shù)器輸出端、CP時鐘輸入端、DU/加/減計數(shù)控制端、CR清除端DDV正電源、D0～D3并行數(shù)據(jù)輸入、SSV接地。CD4510是同步的，因此在60計數(shù)器中，應(yīng)寫出59的8421碼，即01011001，將1送入與門，再送入清零端清零。利用CD4510清零端構(gòu)成60進制利用CD4510清零端構(gòu)成60進制計數(shù)器秒脈沖產(chǎn)生電路秒脈沖產(chǎn)生電路晶振32768Hz經(jīng)CD4060分頻產(chǎn)生2Hz的頻率，再由D觸發(fā)器分頻產(chǎn)生1Hz的頻率，74LS74引腳圖74LS74引腳圖CD4060引腳圖CD4060引腳圖CD4060和74LS74構(gòu)成分頻電路，使得脈沖周期為1sCD4060由一振蕩器和14級二進制串行計數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路，CR為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效。所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計數(shù)器以二進制進行計數(shù)。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制74LS74是帶置位和清零的雙D型觸發(fā)器，每個觸發(fā)器都有一個單獨清零“1”輸入端并且有Q互補輸出。數(shù)據(jù)輸入端D的信息只在時鐘脈沖的上升沿被傳遞到Q端輸出。74LS0074LS00用于校準時鐘74LS0074LS00是常用的2輸入四與非門集成電路，他的作用很簡單顧名思義就是實現(xiàn)一個與非門。校時電路校時電路當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正。在本電路中采用兩輸入四與非門集成芯片74LS00其組成，進位信號通過與非門送入高位CP端，此時校時信號不起作用，當(dāng)需要調(diào)時時，按下開關(guān)可通過秒脈沖調(diào)整時間，同時進位信號不起作用，從而實現(xiàn)調(diào)時功能74LS00真值表可校準數(shù)字時鐘電路電路總圖2.1.3軟件方面系統(tǒng)實施（將電路圖轉(zhuǎn)成PCB原理圖）顯示器………………共陰極數(shù)碼管（LG5011AH），200Ω電阻驅(qū)動共陰極數(shù)碼管…CD4511BD集成芯片進制轉(zhuǎn)換器…………CD4510BE芯片脈沖產(chǎn)生…32768Hz晶振，CD4050BE芯片，74LS74AN芯片22MΩ電33μF電容可校準開關(guān)…………74LS00芯片，10KΩ電阻與門………………74LS08N芯片根據(jù)PCB原理圖和所給器件，組裝電路板，進行焊接。調(diào)試之前先檢查電路板的焊接，檢查電路板是否有虛焊焊點出現(xiàn)，是否有斷路現(xiàn)象，是否有漏焊現(xiàn)象。在調(diào)試過程中，按照老師的指導(dǎo)，即先判斷電源與地是否短路，各個芯片電源和地的管腳是否與總電源和地是否導(dǎo)通。在老師的幫助下，發(fā)現(xiàn)和的地管腳與電源的地不導(dǎo)通，于是我們將管腳的地各引導(dǎo)線接到地。但通電后發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示非常暗，仔細檢查后發(fā)現(xiàn)200的電阻大有問題，換了電阻之后，終于成功實現(xiàn)了正點時鐘的顯示。3、課程設(shè)計總結(jié)6月23日我們參加了電子技術(shù)課程設(shè)計。短短的兩個星期，受益匪淺。我們做的是可正點校準時鐘。第一個星期，老師給了我們電路圖元件，我們按照老師的電路圖在protel99SE中連好電路圖。在轉(zhuǎn)PCB時，由于沒學(xué)過，老師幫我們把電路圖轉(zhuǎn)成了PCB圖。接下來就是手動將各個元件再重新排好圖使得交叉的紅線最少，費了半天勁排好自動布線后才發(fā)現(xiàn)紅線是如此的多?？磥韕rotel99SE這門課還得好好學(xué)學(xué)。不過經(jīng)過了一個星期，我對protel99SE有了初步的認識，知道了一些基本的操作方法，這對我下學(xué)期學(xué)這門課很有幫助。第二個星期，可以說是最忙的。第一天制作電路板影響最深的就是一堆人圍著2臺打印機轉(zhuǎn)印，由于操作不當(dāng)，使得我們第一次轉(zhuǎn)印的并不成功。只好等到下午重新轉(zhuǎn)印。轉(zhuǎn)印完后腐蝕打孔清理上松香水，這樣我們的電路板終于完成。第二天安裝焊接，也是最麻煩的。焊接完成后，我們組緊張的氣氛終于得到緩解，調(diào)試過程中，電路板雖然出了一些錯誤，但最終還是成功的。在這一系列制作過程中，我意識到自己的動手能力并不是很好，只學(xué)習(xí)是不夠的，實踐也很重要，以后的日子里我會多找些這樣動手的機會，多加