數(shù)字電子時鐘實驗報告

-z.華大計科學(xué)院數(shù)字邏輯課程設(shè)計說明書題目：多功能數(shù)字鐘專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù) 班級：網(wǎng)絡(luò)工程1班：群**：1125111023完成日期：2013-9一、設(shè)計題目與要求設(shè)計題目：多功能數(shù)字鐘設(shè)計要求：1.準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。 2.小時的計時可以為“12翻1〞或“23翻0〞的形式。3.可以進展時、分、秒時間的校正。二、設(shè)計原理及其框圖數(shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率?〔1HZ〕進展計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間〔如時間〕一致，故需要在電路上加一個校時電路。圖1所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。圖1數(shù)字電子時鐘方案框圖⑴多諧振蕩器電路多諧振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率1Hz的信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。⑵時間計數(shù)器電路時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成。其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器。而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。⑶譯碼驅(qū)動電路譯碼驅(qū)動電路將計數(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。⑷數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管〔LED〕數(shù)碼管和液晶〔LCD〕數(shù)碼管。本設(shè)計提供的為LED數(shù)碼管。2.數(shù)字鐘的工作原理⑴多諧振蕩器電路555定時器與電阻R1、R2，電容C1、C2構(gòu)成一個多諧振蕩器，利用電容的充放電來調(diào)節(jié)輸出V0，產(chǎn)生矩形脈沖波作為時鐘信號，因為是數(shù)字鐘，所以應(yīng)選擇的電阻電容值使頻率為1HZ。⑵時間計數(shù)單元六片74LS90芯片構(gòu)成計數(shù)電路，按時間進制從右到左構(gòu)成從低位向高位的進位電路，并通過譯碼顯示。在六位LED七段顯示起上顯示對應(yīng)的數(shù)值。⑶校時電源電路當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進展校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進展人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能。因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。圖8所示即為帶有根本RS觸發(fā)器的校時電路。三、元器件1.實驗中所需的器材單刀雙擲開關(guān)4個?.5V電源?.共陰七段數(shù)碼管6個?.74LS90D集成塊6塊?.74HC00D6個LM555CM1個電阻6個10uF電容2個芯片部構(gòu)造及引腳圖圖2LM555ＣＭ集成塊圖374LS90D集成塊五、各功能塊電路圖1秒脈沖發(fā)生器主要由555定時器和一些電阻電容構(gòu)成，原理是利用555定時器的特性，通過電容的充放電使VC在高、低電平之間轉(zhuǎn)換。其中555定時器的高、低電平的門閥電壓分別是2/3VCC和1/3VCC當電容器充電使VC的電壓大于2/3VCC則VC就為高電平，然而由于反應(yīng)作用又會使電容放電。當VC小于1/3VCC時，VC就為低電平。同樣由于反應(yīng)作用又會使電容充電。通過555定時器的這一性質(zhì)我們就可以通過計算使他充放電的周期剛好為1S這樣我們就會得到1HZ的信號。其中555定時器的一些功能對照后面目錄。其中555定時器組成的脈沖發(fā)生器電路見附圖4.圖4555定時器組成的脈沖發(fā)生器由于我們要得到1HZ的信號，所以我們就可以通過555定時器充放電一次所需的時間的公式。將那時間設(shè)為1S?，然后設(shè)定兩個電阻計算出另外那個電容值.在設(shè)定電阻值時我們要記住將電阻值設(shè)為比擬常用的那種電阻值，得到的電容值也盡可能讓它是比擬普遍使用的。這樣就防止了在實際組裝過程中很難買到當初設(shè)定的那電阻和計算出的電容值。在這次設(shè)定中我們設(shè)定的電阻值RA=10KΩ，RB=62kΩ，C=10uF經(jīng)公式?：f=1.43÷【〔RA?+2?×?RB〕×C】可得近似為1HZ。利用一個LED數(shù)碼管?，一塊74LS90D連接成一個十進制計數(shù)器，電路在晶振的作用下數(shù)碼管從0—9顯示?。見圖5。圖53、利用2片74LS90D芯片連接成一個六十進制電路，電路可從0—59顯示。第一片74LS90D芯片構(gòu)成10進制計數(shù)器，第二片74LS90D芯片構(gòu)成6進制計數(shù)器。74LS90D具有異步清零功能。在第一片74ls90構(gòu)成的十進制計數(shù)器中，當?shù)谑畟€脈沖來到時。此時他的四級觸發(fā)器的狀態(tài)為“1001〞。這時他就會自動清零。同時給第二片74ls90構(gòu)成的6進制計數(shù)器進一，第六個脈沖進位到來時，此時第二片74ls90芯片的觸發(fā)器的狀態(tài)為“0110〞，這時QB,QC均為高電平。將QB與RO1相連，將Ro2與Qc相連，就會進展異步清零。如此循環(huán)就會構(gòu)成60進制計數(shù)器?.見附圖6.圖6十六進制電路利用2片74LS90D芯片構(gòu)成24進制計數(shù)器。一片構(gòu)成二進制計數(shù)器，一片構(gòu)成四進制計數(shù)器。由于74LS90D芯片清零是由兩個清零端控制的，所以當?shù)?4個脈沖到來時，第一片74lLS90D芯片的Qc為高電平。第二片74LS90D芯片的Qb為高電平，讓第一片74LS90D芯片的Qc與兩片芯片的Ro1相連?.讓第二片74ls90芯片的QB與兩片芯片的Ro2相連。當?shù)?4個脈沖到來時就會進展異步清零。如此循環(huán)就會構(gòu)成24進制計數(shù)器。見附圖7.圖724進制電路5、數(shù)字鐘電路由于秒信號的準確性和穩(wěn)定性不可能坐到完全準確無誤，又因為電路中其他的原因數(shù)字鐘總會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象。所以，電路中就應(yīng)該有校準時間功能的電路。在這次設(shè)計中教時電路用的是一個RS根本觸發(fā)器的單刀雙置開關(guān)，每搬動開關(guān)一次產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖?.實現(xiàn)校時功能。見附圖8。利用兩個六十進制和一個二十四進制連接成一個時、分、秒都會進位的電路總圖。見附圖8圖8總電路圖六、心得體會在這次設(shè)計中我們深深地體會到了理論跟實踐的不同，理論學(xué)的再好不會動手那也只能是紙上談兵。我們了解了集成電路芯片的型號命名規(guī)律，懂得了沒有*種芯片時的替代方法，以及在網(wǎng)上查找電子電路資料的方法，掌握了各芯片的邏輯功能及使用方法，進一步熟悉了集成電路的引腳安排，掌握了數(shù)字鐘的設(shè)計方法，明白了數(shù)字鐘的組成原理以及工作原理。掌握了計數(shù)器的工作原理，以及計數(shù)器進制的組成方法和級聯(lián)方法，實現(xiàn)了一次理論指導(dǎo)實踐、理論向?qū)嵺`過渡的跨越，雖然期間遇到一些困難，但這些困難卻增強了我們分析問題、解決問題的能力，使我們以后不僅只學(xué)習(xí)書本中的理論知識，而且知道學(xué)以致用