數(shù)字邏輯畢業(yè)設(shè)計(jì) (數(shù)字鐘)

前言中國鐘表業(yè)發(fā)展從以機(jī)芯為龍頭改為以手表外觀件為龍頭。這場(chǎng)轉(zhuǎn)折以迅雷不及掩耳的速度，沖擊著傳統(tǒng)的中國鐘表工業(yè)。中國的鐘表業(yè)從技術(shù)簡單、零件少的石英鐘機(jī)芯制造入手。最初石英鐘機(jī)芯全靠從日本、德國進(jìn)口,1989年開始完全自己生產(chǎn),包括模具的制造加工。近十余年,逐漸提高機(jī)芯質(zhì)量的穩(wěn)定性,同時(shí)轉(zhuǎn)向?qū)κ直頇C(jī)芯研制與開發(fā)。目前石英鐘表機(jī)芯生產(chǎn)主要在福建省福州、廣東東莞、番禺;機(jī)械鐘表機(jī)芯在上海、山東等地?，F(xiàn)在我國的電子業(yè)發(fā)展非?？焖?電子業(yè)的發(fā)展有利于鐘表業(yè)的發(fā)展。在中國鐘表發(fā)展史上,國產(chǎn)機(jī)芯研制的失敗已經(jīng)成為過去,“組裝業(yè)”作為新興鐘表工業(yè)的起步階段也已成為過去。一支新的充滿智慧的鐘表精英在成長。我們相信在科技高速發(fā)展的今天，鐘表業(yè)運(yùn)用當(dāng)今材料工業(yè)、電子工業(yè)和其他領(lǐng)域的最新技術(shù)，一定會(huì)生產(chǎn)出代表中國科學(xué)水平的產(chǎn)品。我們希望鐘表業(yè)的精英們?cè)谔岣咧圃旒夹g(shù)水平中不斷創(chuàng)新，培育出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌。這正是中國鐘表業(yè)發(fā)展的希望。數(shù)字鐘被廣泛用于個(gè)人家庭,車站,碼頭、辦公室等公共場(chǎng)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)生活帶來了極大的方便，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(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些,都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。HYPＥRLINK＂http://photｏ.blog.ｓ．cn／shoｗｐｉc.htmｌ"＼l＂ｂlogid＝4b8c46f４０1０0０8ｄ１&ｕrｌ＝hｔtp://static6.phｏtｏ.siｎa.cｏm．cｎ/oｒiｇnａl/4ｂ8c4６f4f1b30８ae604d5"＼t"＿bｌａｎk"HYＰERＬＩNK"htｔp:／/photo.ｂlog．sina.coｍ.cn／shoｗｐｉｃ.html"\ｌ"blogid=４b８ｃ４６f４０10００8d1&uｒl=ｈttp:/／stａt(yī)ic４．phoｔo．ｓ．cn/orｉgｎａl/4b８ｃ46f４92８ａ７2８0３3２ｆ３＂\ｔ"_bｌank"ＨYPEＲLＩNＫ"http:／/phｏto.ｂlｏg.ｓｉna.cｏ/showpic.html＂\t"_blaｎｋ"數(shù)字邏輯畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告1、設(shè)計(jì)目的

?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)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,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，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。因此,我們此次設(shè)計(jì)數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法．且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路．通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法．?２、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案2．1設(shè)計(jì)內(nèi)容要求(1）時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期；（2）顯示時(shí)、分、秒;（3）有校時(shí)校分功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；（4)為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確由５Ｇ555定時(shí)器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。2.２設(shè)計(jì)方案及工作原理數(shù)字電子鐘由5Ｇ555定時(shí)器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器顯示器和校時(shí)電路組成。振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，然后經(jīng)過分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。秒計(jì)數(shù)器滿60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位,分計(jì)數(shù)器滿6０后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位,小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“24翻1”規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送顯示器顯示。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí),可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。３.數(shù)字鐘的構(gòu)成及框圖3.１數(shù)字鐘的系統(tǒng)方案數(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。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。通常使用多諧振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。圖1數(shù)字電子鐘方案框圖3.2秒鐘與分鐘顯示電路:分秒顯示為６0進(jìn)1，利用兩片7416０組成的6０進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下圖所示，輸入計(jì)數(shù)脈沖ＣP,按照如圖所示從外部連接起來,電路將對(duì)CP按照8421BCD碼進(jìn)行異步加法計(jì)數(shù)。通過反饋端，控制清零端清零,其中個(gè)位接成十進(jìn)制形式，十位接成六進(jìn)制形式。３.3

時(shí)鐘顯示電路:本設(shè)計(jì)采用24小時(shí)進(jìn)制,用兩片7４LS１60連接成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)信號(hào)由分鐘顯示電路提供，即當(dāng)分鐘為60時(shí)小時(shí)計(jì)數(shù)加一。個(gè)位同樣接成十進(jìn)制形式，十位也接成十進(jìn)制形式，當(dāng)十位為2個(gè)位為４時(shí)通過反饋電端,控制個(gè)位和十位同時(shí)清零,這樣就可以按2３翻0規(guī)律記數(shù)了。電路圖如下所示：連接成總電路時(shí),輸入方波信號(hào)由分鐘計(jì)數(shù)器提供。３.4

調(diào)時(shí)調(diào)分電路：本設(shè)計(jì)的調(diào)時(shí)與調(diào)分操作可以直接在時(shí)間的顯示器中直觀操作，用二個(gè)高電位分別與小時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)信號(hào)與分鐘的個(gè)位計(jì)數(shù)信號(hào)或運(yùn)算后作為計(jì)數(shù)信號(hào)輸入。高電位的輸入用二個(gè)開關(guān)控制，每開關(guān)閉全又?jǐn)嚅_一次則相應(yīng)地給計(jì)數(shù)器一個(gè)高電位的干擾信號(hào)，些時(shí)相應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)加一,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)和調(diào)分功能，設(shè)定按A為小時(shí)設(shè)置,按B為分鐘設(shè)置。具體電路看總電路圖。3.５5５5定時(shí)器組成占空間比可調(diào)的多諧振蕩器5G555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路圖3.6主要元器件的選擇：1．共陰八段數(shù)碼管６個(gè);2．74LS160集成塊6塊；3．５55集成塊1塊;４．７４LS08集成塊3塊;5．7４LS00集成塊2塊；６.７４LS32集成塊2塊;7．７4LS０2集成塊2塊；４系統(tǒng)總電路圖:電路總原理圖

（仿真圖）

５效果分析:分按下測(cè)試按鈕開關(guān)后，時(shí)間顯示部分從00：00:00開始計(jì)數(shù)，每一秒秒鐘顯示加一,每60秒分鐘顯示加一，每6０分時(shí)鐘顯示加一,每時(shí)鐘到達(dá)２３時(shí)下一個(gè)態(tài)為0。鬧鐘設(shè)置顯示部分開始為0０:00:00，按“1”時(shí),時(shí)的十位加一，加到2３時(shí)下一個(gè)態(tài)為0;按“２”時(shí)，時(shí)的個(gè)位加一,加到9時(shí)下一個(gè)態(tài)為0;按“3”時(shí),分的十位加一，加到5時(shí)下一個(gè)態(tài)為０;按“4”時(shí)，分的個(gè)位加一,加到9時(shí)下一個(gè)態(tài)為0；按“S”打開和關(guān)閉整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能,當(dāng)整點(diǎn)時(shí),整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)燈亮一下。按“T”打開和關(guān)閉鬧鐘功能,當(dāng)實(shí)際時(shí)間達(dá)到鬧鐘設(shè)置時(shí)間時(shí),鬧鐘信號(hào)燈亮，一分鐘后熄滅；按“A”時(shí)間顯示部分的時(shí)加一，按“B”時(shí)間示示的分加一，如些循環(huán)可以把時(shí)間調(diào)整為準(zhǔn)確時(shí)間。多次測(cè)試說明，本次設(shè)計(jì)的電路完全符合設(shè)計(jì)要求。6總結(jié)：本次論文設(shè)計(jì)讓我感覺到在大學(xué)三年里，掌握了一定的專業(yè)知識(shí)和動(dòng)手能力，在制作計(jì)的過程中學(xué)到了很多東西。這次設(shè)計(jì)中我用到了模擬電路、數(shù)字電路等課程學(xué)到的知識(shí)，讓我明白自身知識(shí)的不足，很多方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)。很多以前沒注意到的地方，通過本次學(xué)習(xí)了收獲不少，當(dāng)然在這方面還有很多地方需要努力。在設(shè)計(jì)中,我學(xué)到了很多東西,首先是掌握了設(shè)計(jì)一般原則，在時(shí)間安排上，各階段的安排一定要做好,這樣可以有條不紊的進(jìn)行各種工作,而不至于手忙腳亂。通過這次學(xué)習(xí),讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解,所以說，坐而言不如立而行,對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在這個(gè)過程中我學(xué)到了很多東西。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師吳瑞，她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(duì)于論文的結(jié)構(gòu)以及文獻(xiàn)選取等方面都有很多問題，整體構(gòu)思不是很明確，段落層次也不是很清晰,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,老師也及時(shí)給我解決疑惑,并且監(jiān)督我論文的進(jìn)展過程，非常感謝!但是慚愧的是,論文也時(shí)有偏差出現(xiàn),經(jīng)過了曲折的過程，老師也耐心的給我激勵(lì)，非常感謝!我想，畢業(yè)論文的過程不僅僅是一個(gè)完成一篇論文的過程，而是一個(gè)端正態(tài)度的過程,是總結(jié)大學(xué)三年的一個(gè)過程,是在踏入社會(huì)前的歷練過程。這個(gè)過程將使我受益匪淺！參考文獻(xiàn)[１]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分北京：高等教育出版社,2０00［2]顧永杰.電工電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程.上海:上海交通大學(xué)出版社,１99９[3]陳小虎.電工實(shí)習(xí)（I）.北京:中國電力出版社,1996［４］焦輜厚.電子工藝實(shí)習(xí)教程.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,１9９３[5］陳堅(jiān).電力電子學(xué)［M］.北京:高等教育出版社,2００２[6]宋春榮．通用集成電路速查手冊(cè).山東科學(xué)技術(shù)出版社,1995［７]高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社,20０2[8]呂思忠.數(shù)子電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001[９]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試.華中理工大學(xué)出版社，２０００［1０]王琉銀．脈沖與數(shù)字電路．高等教育出版,１985[1１］［美]Ｍ.ＭorriｓMaｎｏ.ＤiｇitａlDｅsiｇn．北京：高等教育出版社,2002［12]［美]JｏhnMYaｒｂrougｈ.ＤＩGITAＬLOGIＣAＰPLICATIONSAＮDDESＩGN.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，２0０2附錄觸發(fā)器:1．按照電路的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)的不同,觸發(fā)器可分為基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。本設(shè)計(jì)主要偏重于邊沿觸發(fā)器,它們各有特點(diǎn)。1）基本觸發(fā)器：在這種電路中輸入信號(hào)是直接加到輸入端的,它是觸發(fā)器的基本觸發(fā)形式,是構(gòu)成其它類型觸發(fā)器的基礎(chǔ)。2)同步觸發(fā)器:在這種電路中輸入信號(hào)是通過控制門輸入的而管理控制門的信號(hào)是時(shí)鐘脈沖ｃk信號(hào),只有在脈沖信號(hào)到來時(shí),觸發(fā)器才能接受輸入信號(hào)，否則對(duì)電路不起作用。3）主從觸發(fā)器:為了克服同步觸發(fā)器的缺點(diǎn)，經(jīng)改進(jìn)得到主從觸發(fā)器，在這種觸發(fā)器中，先把輸入信號(hào)送入主觸發(fā)器中,然后送入從觸發(fā)器并輸出,整個(gè)過程在時(shí)鐘脈沖下分布進(jìn)行,具有主從控制的特點(diǎn)。４)邊沿觸發(fā)器：為了進(jìn)一步解決主從觸發(fā)器的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了邊沿觸發(fā)器，這種觸發(fā)器只有在時(shí)鐘脈沖信號(hào)的上升沿或下降沿,輸入信號(hào)才能被接受,大大減少了被干擾的機(jī)會(huì)。2.按在時(shí)鐘脈沖下邏輯功能的不同,時(shí)鐘觸發(fā)器可分為ＲS觸發(fā)器、ＪK觸發(fā)器、Ｄ觸發(fā)器、Ｔ觸發(fā)器、T｀觸發(fā)器等。3.按照電路使用的開關(guān)元件的不同,可分為TＴＬ觸發(fā)器和ＣＭOS觸發(fā)器。4.按照電路是否集成,分為分立元件觸發(fā)器和集成觸發(fā)器。顯示譯碼器：七段顯示器,它由a~g七個(gè)光段，從0~9十個(gè)數(shù)碼將有其中不同的光段組合而成。半導(dǎo)體七段顯示器的每個(gè)光段都是一個(gè)發(fā)光二極管。發(fā)光二極管和普通二極管一樣,具有單向?qū)щ娦?當(dāng)外加反向電壓時(shí),處于截止?fàn)顟B(tài);當(dāng)外加正向電壓而且足夠大時(shí),才處于導(dǎo)通狀態(tài)，而當(dāng)正向電流足夠大時(shí)才能發(fā)光。如下圖所示：發(fā)光二極管:發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電路，其中門電路均為集電極開路門（OC）．當(dāng)門處于導(dǎo)通狀態(tài)（即輸出為低電平)時(shí),發(fā)光二極管因正向電壓太低而不可能發(fā)光;當(dāng)門處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)（即輸出電平為高電平)時(shí),只要電阻R取值得當(dāng)，發(fā)光二極管就會(huì)有足夠大的正向電流而發(fā)光,可見該電路為高電平驅(qū)動(dòng)當(dāng)門電路處于導(dǎo)通狀態(tài)（即輸處為低電平)時(shí),只要電阻R取值得當(dāng),發(fā)光二極管就會(huì)有足夠的正