多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課題名稱(chēng)多功能數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與制作姓名學(xué)號(hào)*******************************院、系、部專(zhuān)業(yè)********************************指導(dǎo)教師*****************2011年**月**日一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)六位LED數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒的數(shù)字鐘。要求：1.以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒。2.小時(shí)計(jì)數(shù)采用12進(jìn)制的計(jì)數(shù)方式，分、秒采用60進(jìn)制的計(jì)數(shù)方式。3.具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分的功能。4.計(jì)時(shí)誤差：<=10s/天指導(dǎo)教師簽名：2011年**月**日二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：三、成績(jī)指導(dǎo)教師簽名：2011年**月**日指導(dǎo)教師簽名：2011年**月**日多功能數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與制作1設(shè)計(jì)目的（1）掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試方法。（2）掌握集成電路的使用方法。2設(shè)計(jì)思路（1）設(shè)計(jì)脈沖發(fā)生電路。（2）設(shè)計(jì)時(shí)鐘邏輯電路。（3）設(shè)計(jì)時(shí)、分校準(zhǔn)電路。3設(shè)計(jì)過(guò)程3.1總體框圖數(shù)字鐘電路總體方框圖如圖1所示。圖11.晶體振蕩器電路：晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。2.分頻器電路：分頻器電路將32768HZ的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768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。3.時(shí)間計(jì)數(shù)器電路：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，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4.譯碼驅(qū)動(dòng)電路：譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。5.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路：在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi),數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí),以示提醒.其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波,較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示。3.2方案設(shè)計(jì)與論證3.2.1脈沖產(chǎn)生電路方案一：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。圖1555與RC組成的多諧振蕩器圖用555組成的脈沖產(chǎn)生電路:R1=15*103Ω，R2=68*103Ω，C=10μF，則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)*103*10*106=0.947Hz,而設(shè)計(jì)要求為1Hz,因此其誤差為5.3%,在精度要求不是很高的時(shí)候可以使用。方案二:振蕩器是數(shù)字鐘的核心。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。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過(guò)分頻得到這一時(shí)間脈沖信號(hào)。圖2石英晶體振蕩器圖石英晶體振蕩電路:采用的32768晶體振蕩電路,其頻率為32768Hz,然后再經(jīng)過(guò)15分頻電路可得到標(biāo)準(zhǔn)的1Hz的脈沖輸出.R的阻值,對(duì)于TTL門(mén)電路通常在0.7～2KΩ之間;對(duì)于CMOS門(mén)則常在10～100MΩ之間。綜上分析，從電路的穩(wěn)定性的角度考慮，選擇方案二，以石英晶體振蕩電路作為最穩(wěn)定的信號(hào)3.2.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路方案一:74ls90圖474ls90管腳圖圖574ls192管腳圖74LS90是異步二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。方案二:74ls192TCD錯(cuò)位輸出端（低電平有效）TCU進(jìn)位輸出端（低電平有效）CPD減計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入端（上升沿有效）CPU加計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入端（上升沿有效）MR異步清除端P0～P3并行數(shù)據(jù)輸入端Q0～Q3并行數(shù)據(jù)輸出端PL異步并行置入控制端（低電平有效）74ls90相對(duì)穩(wěn)定，有二、五、十三種進(jìn)制可以選擇，能直接實(shí)現(xiàn)秒分個(gè)位十進(jìn)制和時(shí)時(shí)位的二進(jìn)制，利用強(qiáng)制清零可以實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制，74ls192同樣可以實(shí)現(xiàn)這些功能，卻沒(méi)有74ls90穩(wěn)定，但74ls90在實(shí)現(xiàn)時(shí)12翻1時(shí)比較困難，74ls192可以用置數(shù)這一功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)驗(yàn)采用74ls192綜上所述，計(jì)數(shù)部分電路選用方案二，用74ls192來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘分秒時(shí)之間的轉(zhuǎn)換3.2.3校時(shí)電路方案一：通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖10所示為所設(shè)計(jì)的校時(shí)電路。圖6方案一校正電路圖方案二：在剛開(kāi)電源時(shí)時(shí)分秒可能為任意數(shù)值，所以