數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計報告

數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計/"電子技術(shù)"課程設(shè)計報告設(shè)計題目：數(shù)字電子時鐘姓名：尹強學(xué)號：班級：電自1104班指導(dǎo)老師：張橙目錄一、摘要……………3二、電路仿真與設(shè)計…….32.1設(shè)計目的………….…32.2設(shè)計內(nèi)容和要求…………32.3數(shù)字電子鐘基本原理……4、方波發(fā)生器…………42.3.2、設(shè)計計時電路…………62.3.3、顯示電路…………….72.3.4、校準(zhǔn)電路………….82.3.5、整點報時電路………….9三、存在的問題……….9四、心得與體會……….9附錄：參考文獻(xiàn)原理圖一、摘要數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?給人們的生活,學(xué)習(xí),工作帶來極大的方便。本文介紹的數(shù)字鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示時、分、秒的裝置,與傳統(tǒng)的機械鐘相比,它具有走時準(zhǔn)確,性能穩(wěn)定,顯示直觀,無機械傳動裝置等特點。數(shù)字電子鐘由秒信號發(fā)生器、"時、分、秒"計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號,它直接決定計時系統(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實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入"秒計數(shù)器",該計數(shù)器采用60進(jìn)制計數(shù)器,每累計60秒發(fā)出一個"分脈沖"信號,該信號將作為"分計數(shù)器"的時鐘脈沖。"分計數(shù)器"也采用60進(jìn)制計數(shù)器,每累計60分,發(fā)出一個"時脈沖"信號,該信號將被送到"時計數(shù)器"。"時計數(shù)器"采用24進(jìn)制計數(shù)器,可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯示電路將"時、分、秒"計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼,通過六位LED顯示器顯示出來。校時電路是來對"時、分、秒"顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。關(guān)鍵字：計數(shù)器；譯碼器；顯示器；校時電路電路仿真與設(shè)計2.1設(shè)計目的1、熟悉集成電路的引腳安排和各芯片的邏輯功能及使用方法2、了解數(shù)字電子鐘的組成及工作原理3、熟悉數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作2.2設(shè)計內(nèi)容和要求1、以24小時為一個計數(shù)周期；2、具有"時"、"分"、"秒"數(shù)字顯示；3、數(shù)碼管顯示電路；4、具有校時功能；5、整點前10秒,數(shù)字鐘會自動報時,以示提醒；6、用EWB或PROTEUS畫出電路原理圖并仿真驗證；2.3數(shù)字電子鐘基本原理數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖1所示。它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、計數(shù)器、顯示器和校時電路組成。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號作為秒脈沖,秒脈沖送入計數(shù)器,計數(shù)結(jié)果通過"時"、"分"、"秒"譯碼器顯示時間。555方波發(fā)生器555方波發(fā)生器、方波發(fā)生器首先設(shè)計一個秒脈沖產(chǎn)生電路,可采用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器。通過設(shè)計多諧振蕩器電阻、電容的參數(shù)大小,使555定時器輸出一個固定頻率為1HZ的方波；用555定時器組成的多諧振蕩器如圖2<a>所示。接通電源后,電容被充電,當(dāng)上升到時,使為低電平,同時放電三極管導(dǎo)通,此時電容通過和放電,下降。當(dāng)下降到時,翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器放電所需的時間為當(dāng)放電結(jié)束時,截止,將通過、向電容器充電,由上升到時所需要的時間為當(dāng)上升到,電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始,于是,在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。電路的工作波形如圖2<b>。其振蕩周期為其振蕩頻率為為了產(chǎn)生1Hz的脈沖,可以使,,圖2仿真電路圖如圖3所示：圖32.3.2設(shè)計計時電路計時電路即是計數(shù)電路,通過計數(shù)器集成芯片74hc192等完成對秒脈沖的計數(shù),其中要重點考慮所選擇的計數(shù)器芯片的進(jìn)制問題。秒鐘個位計到9進(jìn)10時,秒鐘個位回0,秒鐘十位進(jìn)1,秒鐘計到59,進(jìn)60時,秒鐘回00,分鐘進(jìn)1…,以此類推,完成全部計時設(shè)計。圖4如圖4所示,該電路為秒計數(shù)電路圖。可知,采用2片74HC192分別作為秒的個位和十位,秒個位計數(shù)器的時鐘脈沖由555方波發(fā)生器產(chǎn)生。從0,1……計數(shù)到9時,up再來一個上升沿TCU產(chǎn)生溢出〔低電平有效,送到秒十位計數(shù)器up產(chǎn)生一個脈沖,從而秒十位加1計數(shù)。當(dāng)秒鐘計數(shù)到59,進(jìn)60〔01100000時,秒十位計數(shù)器Q1,Q2為高電平,經(jīng)與非門送到計數(shù)器的置數(shù)端PL〔低電平有效使計數(shù)器置零。以此類推,分計數(shù)器〔60進(jìn)制和時計數(shù)〔24進(jìn)制也是同樣的原理在此不一一解釋。2.3.3、顯示電路根據(jù)EWB或PROTEUS元器件庫中數(shù)碼管的不同,有四個引腳的〔顯示二進(jìn)制、有8個引腳的〔顯示8段位碼,需要添加譯碼芯片,完成計數(shù)結(jié)果的輸出顯示。如圖5所示,對計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)通過4511芯片譯碼顯示在7段數(shù)碼管上〔圖采用的是共陰極7段數(shù)碼管。圖5圖62.3.4、校準(zhǔn)電路校時電路是在剛接通電源或鐘表走時出現(xiàn)誤差時進(jìn)行時間校準(zhǔn),本電路只對分和秒進(jìn)行校準(zhǔn)。校時電路要求各種校準(zhǔn)必須互不影響,即在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)；在分校正是不影響小時和秒的正常計數(shù)。通過RS觸發(fā)器及與非門對"時"和"分"進(jìn)行校準(zhǔn)的原理如圖6所示。下面以校"分"電路來說明校準(zhǔn)電路的原理：①正常計數(shù)時,G1門開,秒脈沖進(jìn)行單位產(chǎn)生的分脈沖可通過G1,G3<開門狀態(tài)>送入分計數(shù)器,此時G2封鎖,校準(zhǔn)脈沖〔即秒脈沖進(jìn)不去。②按下S1則G1封鎖,"分"脈沖受阻,而G2打開,秒脈沖進(jìn)入分計數(shù)器進(jìn)行快速計數(shù)〔即較分,校時電路與此完全相同。根據(jù)原理圖畫出電路圖如圖7所示。圖72.3.5、整點報時電路根據(jù)要求,電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時,即當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時,報時電路報時控制信號。報時電路選74HC30,選led燈為提示器件。圖8當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒時,分計數(shù)器的十位個位和秒計數(shù)器的十位是不變的即5<0101>,9<1001>,5<0101>,所以把其中二進(jìn)制為1的位連接到74HC30上,可以控制LED燈點亮。仿真電路圖如圖8。存在的問題該電路基本上實現(xiàn)了數(shù)字電子時鐘的功能,但是還是存在一些不足之處。1、555定時器產(chǎn)生的1HZ方波存在一定的誤差,然后由于電路的延時導(dǎo)致顯示的時間可能不準(zhǔn)。改進(jìn)方案：用石英晶體振蕩器代替555多諧振蕩器校準(zhǔn)信號是通過機械開關(guān)校準(zhǔn)的,由于機械開關(guān)存在抖動,所以校準(zhǔn)時會存在按鍵不靈敏的現(xiàn)象。改進(jìn)方案：在開關(guān)附近加去抖電路四、心得與體會課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課,給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升,同時又是一門講道課,一門辯思課,給了我許多道,給了我很多思,給了我莫大的空間。同時,設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計,在本次的課程設(shè)計中通過自己選題,找材料,分析、設(shè)計等,也掌一些軟件的操作方法,這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實際問題的轉(zhuǎn)變。通過本次的課程設(shè)計,我最大的收獲就是提高了自身的動手能力,培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團隊精神也增強了我其它方面的能力。在課程設(shè)計過程中,我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤,不斷改正,不斷領(lǐng)悟,不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié),本身就是在踐行"過而能改,善莫大焉"的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了,在設(shè)計中遇到了很多問題,最后在同學(xué)的討論下,終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中,一定要不懈努力,不能遇到問題就想到要退縮,一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在,然后一一進(jìn)行解決,只有這樣,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荊斬棘,而不是知難而退,那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功,收獲喜悅,也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！一種學(xué)習(xí)態(tài)度：認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。這就是我的另一個收獲,不僅僅是做課程設(shè)計,無論是做什么研究,都必須要有一種認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度,比如說,獨立思考獨立完成,認(rèn)真接線,仔細(xì)檢查等,這些都是對我們自身能力的一種培養(yǎng),在以后的學(xué)習(xí)甚至工作中,很多東西都只能靠自己去獨立思考完成,因此我們也藉此學(xué)會了一種獨立思考的學(xué)