課程設(shè)計(jì)主體

本文格式為Word版，下載可任意編輯——課程設(shè)計(jì)主體吉林建筑工程學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動化專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）

第1章緒論

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí),分,秒計(jì)時(shí)的裝置,與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的確鑿性和直觀性,且無機(jī)械裝置,具有更更長的使用壽命,因此得到了廣泛的使用.數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路,其中包括了組合規(guī)律電路和時(shí)序電路.目前,數(shù)字鐘的功能越來越強(qiáng),并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇.本設(shè)計(jì)采用74LS90,帶有譯碼器的數(shù)碼管和適當(dāng)?shù)拈T電路構(gòu)成,可實(shí)現(xiàn)對時(shí),分,秒等時(shí)間信息的采集和較時(shí)功能地實(shí)現(xiàn).設(shè)計(jì)一個數(shù)字計(jì)時(shí)器,可以完成00:00:00到23:59:59的計(jì)時(shí)功能,并在控制電路的作用下具有快速校時(shí),快速校分功能.能進(jìn)行正常的時(shí)分秒計(jì)時(shí)功能.分另由六個數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí).通過Multisim軟件平臺,設(shè)計(jì)含小時(shí),分鐘,秒鐘顯示功能的數(shù)字時(shí)鐘。

數(shù)字鐘被廣泛用于個人家庭,車站,碼頭、辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?。由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,運(yùn)用超過老式鐘表,鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動報(bào)警、按時(shí)自動打鈴、時(shí)間程序自動控制、定時(shí)廣播、自動起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。本課題所設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘是一個最基本的數(shù)字鐘。

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第2章總體設(shè)計(jì)方案

數(shù)字鐘是一個將“時(shí)〞“分〞“秒〞顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期、為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有校時(shí)功能和報(bào)時(shí)功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路可分為兩部分，既主電路部分和擴(kuò)展功能部分。

圖2-1數(shù)字電子鐘框圖

2.1秒脈沖電路

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，尋常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖,依照電路如連接即可獲得秒脈沖，秒脈沖電路如下圖。

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圖2-2秒脈沖發(fā)生器

2.2.1秒脈沖的計(jì)算公式秒脈沖周期T的計(jì)算：

T=Ln2(R1+2R2)C(1)充電時(shí)間T1的計(jì)算：

T1=(R1+R2)CLn2(2)

放電時(shí)間T2的計(jì)算：

T2=R2CLn2(3)輸出脈沖占空比Q:

Q=T1/T=R1+R2/RI+2R2(4)

2.2譯碼顯示電路

譯碼驅(qū)動電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的規(guī)律狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。本設(shè)計(jì)采用74LS48D譯碼器和LED數(shù)碼管來顯示的，譯碼顯示圖如下所示。

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圖2.3譯碼顯示圖

2.3計(jì)數(shù)電路

秒、分、時(shí)分別為60、60、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，秒、分均為60進(jìn)制，即顯示00-59，它們的個位為十進(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，個位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2，而個位計(jì)到4時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制了。

2.4校時(shí)電路

在剛剛開機(jī)接通電源時(shí)，由于時(shí)、分、秒為任意值，所以，需要進(jìn)行調(diào)整。置開關(guān)在手動位置，分別對時(shí)、分、秒進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。

圖2.4校時(shí)電路

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2.5整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器在每次計(jì)到整點(diǎn)前六秒時(shí)，需要報(bào)時(shí)，這可用譯碼電路來解決。即當(dāng)分為59時(shí)，則秒在計(jì)數(shù)計(jì)到54時(shí)，輸出一延時(shí)高電平去開啟低音與門，使報(bào)時(shí)聲按500Hz頻率嗚叫5聲，直至秒計(jì)數(shù)器計(jì)到58時(shí)，終止這高電平脈沖；當(dāng)秒計(jì)數(shù)到59時(shí)，則去驅(qū)動高音1KHz頻率輸出而鳴叫1聲，整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路如下圖所示。

圖2.5整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

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第3章各部分電路原理及器件介紹

3.1LM555多謝振蕩器

圖3.1LM555引腳圖

圖中4腳與8腳接電源正極，1腳接地，3腳是脈沖輸出端，2、6腳短接。給電路接上5V電源后，器工作原理是：接通VCC后，R1和R2對C1充電。Uc上升到2Vcc時(shí)，U0=0，T導(dǎo)通，C1通過R1和T放電，Uc下降。當(dāng)Uc下降到1Vcc時(shí)，U0又由0變?yōu)?V，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對C1充電。

3.3計(jì)數(shù)器

3.3.1同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160功能介紹

圖3.274LS90D引腳圖

CP是脈沖輸入端；CT（CO）是進(jìn)位信號輸出端；CEP和CET是計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)端；MR(CR)

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吉林建筑工程學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動化專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）是異步清零端；PE是置數(shù)端；VCC接正電源，GND接地；P0～P4是數(shù)據(jù)輸入端，Q1～Q4是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端。電源電壓5V，輸入電壓5V。其功能表如下所示：

表3.174LS90D功能表

輸入LDCETCEPCPP0P1P2P3Q0n+1x0111xx10Xxx1x0x↑↑xxxaxxxxbxxxxcxxxxdxxx輸出Q1n+1Q2n+1Q3n+1CO00注清零置數(shù)CR011110000abcd計(jì)數(shù)保持保持3.3.2二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)

下圖所示為二十四進(jìn)制小時(shí)計(jì)數(shù)器，是用兩片74LS90D構(gòu)成的。也可用兩塊中規(guī)

模集成電路74LS90D和與非門構(gòu)成。

圖3-324進(jìn)制計(jì)數(shù)器

當(dāng)?shù)谝粋€脈沖來到時(shí)兩個數(shù)顯同步置零，顯示00狀態(tài)，即兩個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出分別為0000和0000，當(dāng)其次個脈沖來到時(shí)個為脈沖作用下第一個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出變?yōu)?001，而其次個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制端接的為低電平，所以不工作，繼續(xù)保持為0000狀態(tài)不變，當(dāng)?shù)谝粋€同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)

&CP分計(jì)數(shù)器進(jìn)位信號74LS16074LS160Q4Q3Q2Q1&Q4Q3Q2Q1第7頁共14頁

吉林建筑工程學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動化專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）器輸入第九個脈沖后，RCO進(jìn)位輸出端會置為1，同時(shí)其次個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)控制端接的為高電平，所以開始工作，輸出由0000變?yōu)?001，然后保持至第一個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出再次變?yōu)?001。當(dāng)?shù)谝粋€同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出為0010，同時(shí)其次個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出為0011時(shí)，兩個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)控制端被同時(shí)置為0，即兩個同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出均變?yōu)?000，從而完成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)。

3.4譯碼顯示電路

本試驗(yàn)采用CC4511BCD鎖存器/七段譯碼/驅(qū)動器。其引腳圖如下：

圖3-4CC4511引腳圖

其功能表如下：

表3-2CC4511功能表LEXX0000000000輸入BILTDX0x01x11011011011011011011111111111xCxx0000111100Bxx0011001100Axx0101010101a101011010111b101111100111c101101111111d101011011010輸出ef110011001000010111001101g100011111011顯示字形8消隱0123456789第8頁共14頁

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3.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

為了達(dá)到正點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，當(dāng)時(shí)間的分十位為5，分個位為9，秒的十位為5時(shí)，利用與門的相與功能，使得時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。

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第4章仿真調(diào)試

設(shè)計(jì)后分別送到計(jì)算機(jī)模擬軟件EWB8.0和Multisim2023中進(jìn)行模擬調(diào)試，時(shí)間計(jì)數(shù)電路的仿真模擬調(diào)試如圖4-1所示。

圖4-1總電路仿真圖

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終止語

我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對我們學(xué)的知識有了更進(jìn)一步的理解。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及把握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。

雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績無須看的太過于重要，而是設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個環(huán)節(jié)，電路中各個部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)當(dāng)注意那些要點(diǎn)。同一個電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個芯片實(shí)現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。另外，我們設(shè)計(jì)要從市場需求出發(fā)，既要有強(qiáng)大的功能，又要在價(jià)格方面比同等檔次的低廉。同時(shí)對普通計(jì)數(shù)器如何構(gòu)成n進(jìn)制計(jì)數(shù)器有了更深的了解和把握，對自我的實(shí)際操作能力也有了很高的提升。在這次設(shè)計(jì)過程中，我也對word、畫圖等軟件有了更進(jìn)一步的了解，這使我在以后的工作中更加得心應(yīng)手。

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吉林建筑工程學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動化專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）致謝

畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在這個過程中我學(xué)到了好多東西。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師，他們在我完成論文的過程中，給予了我很大的幫助。在論文開始的初期，我對于論文的結(jié)構(gòu)以及文獻(xiàn)選取等方面都有好多問題，整體構(gòu)思不是很明確，段落層次也不是很明了，老師詳細(xì)給我分析論文的寫作過程，從論文的題目，論文的內(nèi)容，論文的脈絡(luò)，都給我詳細(xì)的指導(dǎo)。在我論文的進(jìn)展過程中，老師也