數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計數(shù)字電子鐘設(shè)計大學(xué)論文

PAGE15成績課程設(shè)計報告題目數(shù)字電子鐘設(shè)計

課程名稱數(shù)字電子技術(shù)院部名稱專業(yè)電氣工程及其自動化班級學(xué)生姓名學(xué)號課程設(shè)計地點(diǎn)C105課程設(shè)計學(xué)時1周指導(dǎo)教師金陵科技學(xué)院教務(wù)處制目錄TOC\o"1-2"\h\u17995第1章緒論 3201291.1相關(guān)背景知識 366741.2課程設(shè)計目的 317461.3課程設(shè)計任務(wù) 37689第2章數(shù)字電子鐘基本原理 481752.1總原理框圖 4255512.2總體設(shè)計仿真電路圖 46891第3章單元電路設(shè)計 538573.1秒脈沖發(fā)生器 5166713.2秒、分、時計數(shù)顯示 7119363.3秒、分、時譯碼顯示 934733.4校時電路 118983第4章實(shí)驗(yàn)室調(diào)試及總結(jié)體會 1244584.1實(shí)驗(yàn)電路調(diào)試 12102224.2心得體會 1313656附錄一原件清單 1331214附錄二實(shí)物圖 141697參考文獻(xiàn) 14第1章緒論1.1相關(guān)背景知識電子課程設(shè)計是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是將理論知識和實(shí)踐能力相統(tǒng)一的一個環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個環(huán)節(jié)。電子鐘是一種高精度的計時工具，它采用了集成電路和石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性能好，使用方便，且不需要經(jīng)常調(diào)校。電子鐘根據(jù)顯示方式不同，分為指針式電子鐘和數(shù)字式電子鐘。指針式電子鐘采用機(jī)械傳動帶動指針顯示；而數(shù)字式電子鐘則是采用譯碼電路驅(qū)動數(shù)碼顯示器件，以數(shù)字形式顯示。這些譯碼顯示器件，利用集成技術(shù)可以做的非常小巧，也可以另加一定的驅(qū)動電路，推動霓紅燈或白熾燈顯示系統(tǒng)，制做成大型電子鐘表。因此，數(shù)字式電子鐘用途非常廣泛。1.2課程設(shè)計目的1、學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，進(jìn)一步熟悉和掌握常用數(shù)字電路元器件的應(yīng)用。2、學(xué)習(xí)和練習(xí)在面包板上接線的方法、技術(shù)、注意事項(xiàng)。3、學(xué)習(xí)數(shù)字電路實(shí)物制作、調(diào)試、測試、故障查找和排除的方法、技巧。4、培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。5、培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。1.3課程設(shè)計任務(wù)1.準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。2.小時計時采用24進(jìn)制的計時方式，分、秒采用60進(jìn)制的計時方式。3.具有快速校準(zhǔn)時、分、秒的功能。第2章數(shù)字電子鐘基本原理2.1總原理框圖數(shù)字電子鐘的電路組成方框圖如圖2.1所示。它包括秒發(fā)生器電路、計數(shù)電路、譯碼顯示電路、校時電路等四個部分組成。其中秒發(fā)生器電路、校時電路、二部分尤為重要。由秒發(fā)生器電路產(chǎn)生周期為一秒的方波，然后與校時電路共同控制計數(shù)電路，正常計時時，由秒發(fā)生器電路觸發(fā)計數(shù)電路計數(shù)。再通過譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示時間。當(dāng)數(shù)碼管顯示時間與標(biāo)準(zhǔn)時間有偏差時，打開校時電路，進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2.1數(shù)字電子鐘框圖2.2總體設(shè)計仿真電路圖第3章單元電路設(shè)計3.1秒脈沖發(fā)生器1.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。我打算通過555定時器產(chǎn)生秒脈沖。秒信號發(fā)生電路由集成電路555定時器與RC組成的多諧振蕩器構(gòu)成。需要的芯片有集成電路555定時器，結(jié)構(gòu)如圖3.1.1。通過調(diào)節(jié)RC得到周期為一秒的脈沖，結(jié)構(gòu)圖如圖3.1.2。圖3.1.1555定時器555定時器的功能表：清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能0

×

×0導(dǎo)通直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)110x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)10

10

11

0導(dǎo)通截止置1

清零圖3.1.2秒脈沖發(fā)生器3.2秒、分、時計數(shù)顯示秒、分、時分別為60、60、24、進(jìn)制計數(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。時為二十四進(jìn)制計數(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)位計到2，而個位計到4時清零，就為二十四進(jìn)制了。我們這里采用CD4518，該IC是一種同步加計數(shù)器，在一個封裝中含有兩個可互換二/十進(jìn)制計數(shù)器，其功能引腳分別為1～7和9～{15}。該計數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳；9腳或10腳），4路BCD碼信號輸出（3腳～6腳；{11}腳～{14}腳），引腳圖3.2.1及真值表如圖3.2.2。圖3.2.1CD4518引腳圖圖3.2.2CD4518真值表計數(shù)器仿真電路圖如下：3.3秒、分、時譯碼顯示譯碼是將給定的代碼進(jìn)行翻譯。計數(shù)器采用的碼制不同，譯碼電路也不同。這里我們用CD4511，它是一個用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流,引腳圖如3.3。圖3.3CD4511引腳圖CD4511真值表：表3-2CD4511的真值表譯碼顯示仿真電路圖如下：3.4校時電路“秒”校時采用等待校時法。正常工作時，將開關(guān)S1撥向VDD位置，不影響與門G1傳送秒計數(shù)信號。進(jìn)行校對時，將S1撥向接地位置，封閉與門G1，暫停秒計時。標(biāo)準(zhǔn)時間一到，立即將S1撥回VDD位置，開放與門G1?！胺帧焙汀皶r”校時采用加速校時法。正常工作時，S2和S3接地，封閉與門G3或G5，不影響或門G2或G4傳送秒、分進(jìn)位計數(shù)脈沖。進(jìn)行校對時，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時”計數(shù)器，讓“分”、“時”計數(shù)器以秒節(jié)奏快速計數(shù)。待標(biāo)準(zhǔn)時、分一到，立即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號，開放或門G2、G4對秒、分進(jìn)位計數(shù)脈沖的傳送，電路圖3.4所示圖3.4校時電路校時仿真電路如下：第4章實(shí)驗(yàn)室調(diào)試及總結(jié)體會4.1實(shí)驗(yàn)電路調(diào)試1.調(diào)試電路要分模塊進(jìn)行，分順序的進(jìn)行。2.每連接一個模塊都要進(jìn)行檢查，看是否有沒有連接錯誤，能不能出結(jié)果。3.電路連接好后，無法正確顯示的時候，可進(jìn)行通電調(diào)試過程中檢查電源、底線有沒有接好，有沒有接錯的問題，還是沒有現(xiàn)象的話在通電狀態(tài)下用外用表測量電路中有些節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)位，是不是和理論的有出入。4.如果實(shí)在還是有問題，那么就要去檢查一下自己的電路的原理徒有沒有問題。如果說電路原理圖有大的錯誤，那么再怎么搞都是不會出結(jié)果的！4.2心得體會通過本課程設(shè)計，能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。能合理、靈活地應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)集成電路器件實(shí)現(xiàn)規(guī)定的數(shù)字系統(tǒng)。培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括電路布局、安裝、調(diào)試和排除故障的能力。培養(yǎng)書寫綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告的能力等。附錄一原件清單元件名稱型號數(shù)量特殊要求備注555定時器NE5551電阻47k2與門74LS08D8或門74LS32D6計數(shù)器74lS1616數(shù)碼管SEVEN_SEG_COM_K65V(共陰)顯示譯碼器CD45116電容10uF10.01uF1電位器10k1參考文獻(xiàn)[1]李萬臣主編，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)與課程設(shè)計哈爾濱工程大學(xué)出版社[2]謝自美主編，電子線路設(shè)計,實(shí)驗(yàn),測試(第三版)華中科技大學(xué)出版社[3]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分(第五版).高等教育出版社.2007[4]楊欣.萊.諾克斯.王玉鳳.劉湘黔.《電子設(shè)計從零開始》第2版.清華大學(xué)出版社，2010[5]郭培源.《電子電路及電子器件》（第2版）．高等教育出版社，20032.2

計數(shù)器

有了時間標(biāo)準(zhǔn)“秒”信號后，就可以根據(jù)設(shè)

計要求設(shè)定時、分、秒計數(shù)器：分和秒計數(shù)器都采用60進(jìn)制計數(shù)器，時采用24進(jìn)制的計數(shù)器，都可采用74LS160來實(shí)現(xiàn)。74LS160是十進(jìn)制同步加法計數(shù)器2.1

振蕩器電路

振蕩器是數(shù)字鐘的核心，它的作用是產(chǎn)生一個頻率標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，然后再由分頻器分秒脈沖，因此，振蕩器頻率的精度與穩(wěn)定度基本決

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定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度解決了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩