數(shù)字電子鐘課程設(shè)計報告

PAGE2數(shù)字電子鐘課程設(shè)計報告姓名：學(xué)號：學(xué)院：電子與信息工程學(xué)院班級：自動化目錄一、引言…………….3二、方案論證選擇42.1設(shè)計目的…………..42.2設(shè)計要求………42.3系統(tǒng)框圖…………..4三、電路仿真與設(shè)計…….53.1所需芯片及芯片管腳圖………….53.2時、分、秒顯示電路模塊設(shè)計….83.3校時電路模塊設(shè)計……………….113.4綜合電路………….12四、電路調(diào)試及實物照片……………….134.1電路調(diào)試…………..134.2實物照片………….14五、課程設(shè)計心得體會….14六、附錄引言數(shù)字電子鐘是日常生活中常見的一種工具，大到機場等公共場所的時間屏幕，小到我們的手表、鬧鐘等，都是常見的數(shù)字電子鐘。其實數(shù)字電子時鐘的設(shè)計原理很簡單，但其功能卻很強大，現(xiàn)在市場上的電子時鐘大多都有整點報時功能，校時功能等，這次課程設(shè)計，我們以數(shù)字電子技術(shù)理論為基礎(chǔ)，親身實踐其中。數(shù)字電子技術(shù)課程的核心內(nèi)容是時序邏輯電路、組合邏輯電路和觸發(fā)器，這些也是我們學(xué)數(shù)電最基本的要掌握的知識，通過實踐可以加深對課本知識的理解，能夠處理一些實際中的情況，在這次課程設(shè)計中中，校時是一個很重要的模塊，既要可以正常校時，又不能干擾到時間計數(shù)顯示模塊，而時間顯示比較簡單，用熟悉的芯片就可以做出來了，老師說過，對芯片等元器件的了解程度等于將軍手中可以調(diào)動的兵力，掌握了芯片功能，也就掌握了主動權(quán)。這次課程設(shè)計的選題——整點報時數(shù)字鐘，不僅可以加深我對數(shù)字電子技術(shù)課程的理解，也可以提高自己的動手能力以及實際問題中解決問題的能力，培養(yǎng)對數(shù)字電子技術(shù)的興趣。二、方案論證選擇2.1設(shè)計目的1.掌握各芯片的邏輯功能及使用方法；2.熟悉集成電路的引腳安排；3.了解電路板結(jié)構(gòu)及其接線方法；4.了解數(shù)字鐘的組成及工作原理；5.熟悉數(shù)字?jǐn)?shù)字鐘的設(shè)計與制作。2.2設(shè)計要求時鐘顯示功能。能夠以十進(jìn)制顯示時、分、秒,其中時為24進(jìn)制，分、秒為60進(jìn)制。2.能夠?qū)崿F(xiàn)時、分、秒校準(zhǔn)功能2.3系統(tǒng)框圖三、電路仿真與設(shè)計3.1所需芯片及芯片管腳圖振蕩器和分頻器石英晶體振蕩器所產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定性好，選用32768Hz的石英晶振，該元件是專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計的，經(jīng)過15次分頻后，即可得到1Hz的時鐘信號。本設(shè)計提供的芯片MC14060是個14次分頻器，另一次分頻用觸發(fā)器實現(xiàn)。計數(shù)器本設(shè)計選用的計數(shù)芯片是CD4518。CD4518控制功能：CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN,若用時鐘上升沿觸發(fā),信號由CP輸入,此時EN端為高電平（1）,若用時鐘下降沿觸發(fā),信號由EN輸入,此時CP端為低噸平（0）,同時復(fù)位端Cr也保持低電平（0）,只有滿足了這些條件時,電路才會處于計數(shù)狀態(tài).否則沒辦法工作。譯碼器

選用CD4511譯碼芯片。

LT：做燈泡測試用，當(dāng)LT=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示8，以便觀測七段顯示器是否正常。當(dāng)LT=1，則正常解碼。BI：空白輸入控制，當(dāng)BI=0(LT為1時)則不論DCBA之輸入為何，其輸出皆為0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用者控制僅對有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時顯示出來造成字型的系亂。LE：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在CD4511中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當(dāng)LE=0時(LT=1且BI=1)，DCBA數(shù)據(jù)會被送入IC的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng)LE=1時，則IC中的暫存器會關(guān)閉，僅保存原來在LE=0時的數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當(dāng)LE=1時，不論DCBA的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響其輸出，其輸出abcdefg仍保留原來在LE由0轉(zhuǎn)為1以前的資料。74HC257（數(shù)據(jù)選擇器）與門CD4081非門CD401063.2時、分、秒顯示電路模塊設(shè)計這一模塊由計數(shù)電路和譯碼電路共同組成。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、分計數(shù)器為六十進(jìn)制，時計數(shù)器為二十四進(jìn)制。譯碼顯示電路是將各計數(shù)器計數(shù)情況直觀地顯示出來。C4511顯示譯碼器是與8421BCD碼計數(shù)器配合用的七段譯碼驅(qū)動器,顯示器件用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，C4511譯碼器對應(yīng)的顯示器是共陰LED數(shù)碼管。上圖是秒顯示電路設(shè)計圖，右邊為秒個位，左邊為秒十位，秒個位的電路中置零引腳和時鐘輸入端CP1必須接地，這是因為CMOS的引腳不能懸空，否則會影響實驗結(jié)果，CP0接秒脈沖信號，考慮到秒個位計數(shù)到9的時候必須進(jìn)位，所以在顯示0的同時輸出一個進(jìn)位信號，輸出是0000，因此可以用一個或非門，當(dāng)輸出是0000的時候提供一個進(jìn)位信號至秒十位的時鐘輸入端，秒十位另一個時鐘輸入端接地，當(dāng)秒十位計數(shù)器計到5時，在輸出為0110時提供一個信號到秒十位計數(shù)器的置零端，使其實現(xiàn)0110——0000，即六十進(jìn)制。下圖是時計數(shù)顯示電路設(shè)計圖，與分、秒不同的是，這一塊是24進(jìn)制，當(dāng)時十位為0、1的時候，時個位正常從0—9顯示；當(dāng)時十位為2時，要求時個位的顯示是0、1、2、3，然后就回到0，因此在置零這一部分接法不同于分、秒計數(shù)顯示電路，考慮到當(dāng)時計數(shù)器為23時必須變?yōu)?0，即當(dāng)時十位輸出為0010、時個位輸出為0100時，分別變?yōu)?000、0000，因此可用一個與門實現(xiàn)，按如圖的接法，并且注意到時十位和時個位都必須置零。3.3校時電路模塊設(shè)計這一部分我們采用開關(guān)防抖電路作為主體，開關(guān)防抖電路如下圖所示在開關(guān)防抖電路的基礎(chǔ)上，考慮實際情況，我們將校時信號與實際的輸入信號聯(lián)系起來，運用數(shù)據(jù)選擇器，使得可以分別校時時、分、秒，并且在校時時，時鐘是停的。這樣設(shè)計的校時電路如下圖所示：3.4綜合電路四、電路調(diào)試及實物照片4.1電路調(diào)試經(jīng)過一個周我的電子鐘終于可以計時、校時。我在做的過程中，每做完一個模塊都會進(jìn)行檢查，所以電路連接沒有錯誤。不過在第一次調(diào)試的時候，計時器不計時，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是焊接有問題，于是把有問題的點重新焊接，電路調(diào)試成功。4.2實物照片課程設(shè)計心得體會經(jīng)過這段時間的課程設(shè)計，我學(xué)到了許多東西，對課本上的內(nèi)容的理解加深了印象，同時也學(xué)會了一種學(xué)習(xí)的態(tài)度。之前的學(xué)習(xí)中，我一般都是搞懂原理，會做題，考試能拿到好的成績就行，對于實際中的問題從來不會考慮，所以在這一次的設(shè)計實踐中，受到過挫折，也自己克服了很多障礙，成長了很多。首先是畫電路原理圖，還記得26號晚上，當(dāng)我知道課題時，當(dāng)時心里就在抱怨，好難好難，所有的器件原理圖要自己查，要自己上網(wǎng)找資料，所以一開始并不是抱著積極的心態(tài)。可是當(dāng)我真正靜下心來畫原理圖的時候，發(fā)現(xiàn)，我喜歡做這件事，因為我覺得我在用我喜歡的數(shù)電知識來解決生活問題，喜歡畫圖，自己查資料，然后設(shè)計的感覺。幾天的設(shè)計時間，我都泡在圖書館，思考者設(shè)計方案，自己上網(wǎng)找資料，和同學(xué)討論，所有的這些使得我對數(shù)電有了更深的理解，對研究課題興趣進(jìn)一步加深。其次就是焊接過程了，當(dāng)我拿著自己畫的圖去開會時，我發(fā)現(xiàn)，其他同學(xué)都仿真了，自己只是用手畫了出來，并沒有用電腦仿真，認(rèn)識到了自己的不足，還好當(dāng)時還來得及，我就自學(xué)multisim，驗證自己的原理圖，后來發(fā)現(xiàn)自己的思路是正規(guī)思路，和老師發(fā)的原理圖相當(dāng)，好開心?！按蠛溉臁庇脕硇稳菸覀冊偾‘?dāng)不過了，我是數(shù)理強化班的，之前沒上過電工實習(xí)，所以剛開始的時候并不會用電烙鐵，焊的接口也很粗糙，這也直接導(dǎo)致在電路調(diào)試時，我的計數(shù)功能沒有立刻好用，而是將一些點重新焊接電路才工作。經(jīng)過這次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多，理論聯(lián)系實踐是基礎(chǔ)，認(rèn)真仔細(xì)才是王道！說起來，我覺得自己這次設(shè)計過程做得很認(rèn)真，到最后調(diào)試電路時可以確保電路連接沒有錯誤，正是因為我和我的搭檔互相檢查，使得我們在調(diào)試過程中比別人要少費點周折，再就是焊接時認(rèn)真仔細(xì)程度并不是很夠，因為對于電烙鐵不是很熟練，有很活接頭焊的很粗糙，使得電路調(diào)試過程受阻，還好，及時找明原因，我的數(shù)字時鐘才可以正常工作。最后，這一段時間真心謝謝沈老師，這幾天一直陪著我們泡在實驗室，耐心給我們講解問題，老師您辛苦了！