【精】數(shù)字時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告

/一．指標(biāo)要求：1.顯示時(shí)、分、秒。.采用24小時(shí)制。2.具有校時(shí)功能,可以對(duì)小時(shí)和分單獨(dú)校時(shí),對(duì)分校時(shí)的時(shí)候,停止分向小時(shí)進(jìn)位。校時(shí)時(shí)鐘源可以手動(dòng)輸入或借用電路中的時(shí)鐘。3.為了保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、穩(wěn)定,由晶體振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。二．設(shè)計(jì)計(jì)算：1．總體方案設(shè)計(jì)：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。用六片74LS248D和六片74LS161D芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)如下：首先秒的設(shè)計(jì),它為六十進(jìn)制,即顯示00—59秒,它的個(gè)位為十進(jìn)制,十位為六進(jìn)制。對(duì)于個(gè)位而言,當(dāng)信號(hào)從0000—1001時(shí)采用反饋清0法進(jìn)行清0,同時(shí)向十位產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位。與此同時(shí),當(dāng)十位從0000—0101時(shí),也采用反饋清零法清0,然后重新開始下一循環(huán)。分的設(shè)計(jì)同秒相同,通過級(jí)聯(lián)〔用與非門的輸出結(jié)果控制分的時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)秒向分的進(jìn)位。小時(shí)的設(shè)計(jì)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,顯示為00—23,個(gè)位仍為十進(jìn)制,但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2,而個(gè)位計(jì)到4時(shí)清零,就為二十四進(jìn)制了,也同樣通過級(jí)聯(lián)<同秒向分的進(jìn)位>實(shí)現(xiàn)分向時(shí)的進(jìn)位。整個(gè)過程通過而實(shí)現(xiàn)顯示秒向分進(jìn)位,分向時(shí)進(jìn)位,從時(shí)、分、秒。2．單元電路設(shè)計(jì)：1、秒脈沖發(fā)生器數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率〔1HZ迚行計(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〔如北京時(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。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。秒脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分,它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量,本實(shí)驗(yàn)為了得到穩(wěn)定的連續(xù)脈沖,我們選用了有極高的頻率穩(wěn)定性的石英晶體多諧振蕩器。采用石英晶體多諧振蕩器發(fā)出頻率很大的脈沖。當(dāng)今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。計(jì)數(shù)譯碼顯示74LS248譯碼器譯碼的是高電平,所以對(duì)應(yīng)的顯示器應(yīng)為共陰極顯示器。所有計(jì)數(shù)器的顯示均采用共陰極顯示器SEVEN_SEG_COM。時(shí)鐘的時(shí)、分、秒分別為24、60和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒、分均為六十進(jìn)制,即顯示00～59,它們的個(gè)位為十進(jìn)制,十位為六進(jìn)制。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,顯示為00～23,個(gè)位仍為十進(jìn)制,而十位為二進(jìn)制,當(dāng)十位計(jì)數(shù)到2,個(gè)位計(jì)數(shù)到3時(shí)清零,就為24進(jìn)制了。校正電路在剛剛開機(jī)接通電源時(shí),由于時(shí)、分為任意值,所以,需進(jìn)行調(diào)整。置開關(guān)在手動(dòng)位置,分別對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)脈沖由秒脈沖輸入。計(jì)數(shù)器這一部分均采用中規(guī)模集成電路74LS161D實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù),其中秒、分為六十進(jìn)制,時(shí)為二十四進(jìn)制。秒計(jì)數(shù)器秒個(gè)位的方案應(yīng)是保持秒十位計(jì)數(shù)器的CP輸入端為低電平,將秒個(gè)位的Q3作為進(jìn)位信號(hào)直接送至秒十位計(jì)數(shù)器的EN輸入端,。秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制,當(dāng)Q3Q2Q1Q0變成0110時(shí),通過與非門把它的清零端變成0,計(jì)數(shù)器的輸出被置零,跳過0111到1111的狀態(tài),又從0000開始,如此就是60進(jìn)制。同時(shí)秒十位上的0110時(shí),要把進(jìn)位信號(hào)傳輸給"分"個(gè)位的計(jì)數(shù)單元。圖中74LS161D利用"異步清零"反饋到CR端,而實(shí)現(xiàn)個(gè)位十進(jìn)制,十位六進(jìn)制功能。分計(jì)數(shù)器分的個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的,只是它要把進(jìn)位信號(hào)傳輸給時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元。時(shí)計(jì)數(shù)器當(dāng)"時(shí)"十位的Q3Q2Q1Q0為0000或0001時(shí),"時(shí)"的個(gè)位計(jì)數(shù)單元是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,當(dāng)他的Q3Q2Q1Q0到1010時(shí),通過與非門使得個(gè)位74LS161D上的清零端為0,則計(jì)數(shù)器的輸出直接置零,從0000有開始。當(dāng)十位的Q3Q2Q1Q0為0010時(shí),通過與非門使得該74LS161D的清零端為0,"時(shí)"的十位有重新從0000開始,此時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元變成4進(jìn)制,即當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Q3Q2Q1Q0為0100時(shí),就要又從0000開始計(jì)數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了"時(shí)"24進(jìn)制的計(jì)數(shù)。3．總體電路：總原理圖,利用Multism軟件對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仿真,結(jié)果正確。所用元器件清單序號(hào)器件功能器件數(shù)174LS161D可預(yù)置BCD異步清零十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6個(gè)274LS248D譯碼器6個(gè)374LS00D2輸入端四與非門8個(gè)474LS082輸入端與門1個(gè)57400N與非門2個(gè)67408N1個(gè)77432N1個(gè)8LM555CMIPC-2221A/2222\N08E1個(gè)9LED數(shù)碼顯示屏顯示時(shí)間數(shù)6個(gè)10單刀雙擲開關(guān)用于校正電路4個(gè)11電阻28個(gè)12電容2個(gè)三．設(shè)計(jì)仿真1.顯示屏本次設(shè)計(jì)用了六個(gè)LED顯示屏,它是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng),具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)、規(guī)格品種全等特點(diǎn)。2.計(jì)數(shù)器這一部分均采用中規(guī)模集成電路74LS160實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù),其中秒、分為六十進(jìn)制,時(shí)為二十四進(jìn)制。3.時(shí)間計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)"秒"計(jì)數(shù)器電路與"分"計(jì)數(shù)器電路都是六十進(jìn)制,它由一級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級(jí)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接構(gòu)成,如圖所示,是采用兩片中規(guī)模集成電路74LS161D串聯(lián)起來構(gòu)成的"秒"、"分"計(jì)數(shù)器。二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路"時(shí)"計(jì)數(shù)為二十四進(jìn)制。在本設(shè)計(jì)中二十四進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路也是由兩個(gè)74LS161D組成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路校時(shí)電路當(dāng)剛接通電源或計(jì)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。四．安裝調(diào)試五．總結(jié)：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)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念,要設(shè)計(jì)仿真一個(gè)電路總要先用把各小單元仿真成功之再整合成大原理圖,這樣易于檢查,同時(shí)也可以減少不必要的錯(cuò)誤。在調(diào)試時(shí),也應(yīng)分階段連接調(diào)試,一步一步地進(jìn)行。例如,先連接好個(gè)位的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,電路工作正確后,再接十位的計(jì)數(shù)器。兩者都正常后,再將60進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接起來。采用這種