課程設計-數(shù)字電子鐘設計報告 -終

數(shù)字鬧鐘設計報告PAGEPAGE2數(shù)字鬧鐘設計報告目錄1．設計任務與要求……………………22．設計報告內(nèi)容2.1實驗名稱………………………22.2實驗儀器及主要器件…………22.3實驗基本原理…………32.4數(shù)字鬧鐘單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇…………3-72.5數(shù)字鬧鐘電路圖……………82.6數(shù)字鬧鐘的調(diào)試方法與過程……………………82.7設計與調(diào)試過程的問題解決方案…………83.實驗心得體會……………………9、10

1．設計任務與要求數(shù)字鬧鐘的具體設計任務及要求如下：(1)有“時”、“分”十進制顯示，“秒”使用發(fā)光二極管閃爍表示。(2)以24小時為一個計時周期。(3)走時過程中能按預設的定時時間（精確到小時）啟動鬧鐘，以發(fā)光二極管閃爍表示，啟鬧時間為3s～10s。2．設計報告內(nèi)容2.1實驗名稱數(shù)字鬧鐘2.2實驗儀器及主要器件（1）CD4511（4片）、數(shù)碼管（4片）（2）74LS00（6片）（3）74LS138（2片）（4）74LS163（6片）（5）LM555（1片）（6）電阻、電容、導線等（若干）（7）面包板（2片）、示波器等PAGEPAGE32.3數(shù)字鬧鐘基本原理要想構成數(shù)字鬧鐘，首先應選擇一個標準時間源——即秒信號發(fā)生器。可以采用LM555構成多諧振蕩器，通過改變電阻來實現(xiàn)頻率的變化，使之產(chǎn)生1HZ的信號。計時的規(guī)律是：60秒=1分，60分=1小時，24小時=1天，就需要對計數(shù)器分別設計為60進制和24進制的，并發(fā)出驅動信號。各計數(shù)器輸出信號經(jīng)譯碼器到數(shù)字顯示器，按“時”、“分”順序將數(shù)字顯示出來，秒信號可以通過數(shù)碼管邊角的點來顯示。數(shù)字鬧鐘要求有定時響鬧的功能，故需要提供設定鬧時電路和對比起鬧電路。設時電路應共享譯碼器到數(shù)字顯示器，以便使用者設定時間，并可減少電路的芯片數(shù)量；而對比起鬧電路提供聲源，應具有人工止鬧功能，止鬧后不再重新操作，將不再發(fā)生起鬧等功能。數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖所示。它由555集成芯片構成的振蕩電路計數(shù)器、顯示器和校時電路組成。555集成芯片構成的振蕩電路產(chǎn)生的信號作為秒脈沖，秒脈沖送入計數(shù)器，計數(shù)結果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器顯示時間。

2.4數(shù)字電子鐘單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇（一）計數(shù)器標準時間源使用LM555構成多諧振蕩器，調(diào)整電阻改變頻率，使得頻率為1HZ。T=0.7（RA+2RB)C，T=1S,C=220uF，計算得RA+2RB≈6.5K，取RA=1.5K,RB=2.4K。計時部分a)六十進制計數(shù)如秒計數(shù)器：分成個位和十位，個位模十，十位模六。個位從0000計數(shù)到1001，利用置數(shù)端將個位從0000重新開始計數(shù)，同時將1001信號作為一個CP脈沖信號傳給十位，讓十位開始從0000開始計數(shù)。以此規(guī)律開始計數(shù)，直到十位計數(shù)到5，個位計數(shù)到9時，通過十位的置數(shù)端將十位清零，重新開始計數(shù)，并將此信號作為一個CP脈沖信號傳給分計數(shù)器。b）二十四進制計數(shù)模24計數(shù)器采用同步方式,使用兩片74LS163芯片,cp脈沖均由分計數(shù)器提供．第一片制成模10計數(shù)器，將1001信號提取出來后給與清零端。第二片芯片制成模為3的計數(shù)器，原數(shù)據(jù)ＡＢＣＤ給予0000信號．將第一片芯片的0011信號與第二片芯片的0010信號提取出來給與第一片芯片的置數(shù)端與第二片芯片的清零端，上升沿過來之后，兩片芯片同時清零。（二）顯示器由CD4511產(chǎn)生十進制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。（三）起鬧電路采用2片74LS138，將控制十位的3-8譯碼器的A2端作為控制個位3-8譯碼器的最高位，這樣就可以滿足小時個位為0-9?？刂剖坏?-8譯碼器的A1，A0一起控制十位從0-2變化?？刂破痿[時間長短：T=0.28RC(1+0.7k/R)（三）拓展功能（1）校時功能當數(shù)字鐘走時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時電路實現(xiàn)對“時”“分”的校準。在電路中設有正常計時和校對位置。本實驗實現(xiàn)“時”“分”的校對。對校時的要求是，在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)；在分校正時不影響秒和小時的正常計數(shù)。需要注意的時，校時電路是由與非門構成的組合邏輯電路，開關S1或S2為“0”或“1”時，可能會產(chǎn)生抖動，為防止這一情況的發(fā)生在原本接校時脈沖的端口接到了實驗裝置的“單次脈沖”端口，這樣實現(xiàn)了防抖動，可以利用手動操作來完成校時。（2）整點報時電路當時間是整點時就會報時即為整點報時，只需要將“分”十位的進位信號接到單脈沖穩(wěn)態(tài)電路的時鐘端即可，當分鐘部分示數(shù)變?yōu)椤?0”時“分”十位就會有一個進位信號，電路起鬧。（3）找回8、9、18、19這四個時間點?！靶r個位”的輸出端Q0，Q1，Q2分別接3-8譯碼器的A，B，C輸入端，可以實現(xiàn)0~7的數(shù)值輸出，8，9靠與非門來實現(xiàn)，Q0與Q3直接“與非”即可得到9端，Q0經(jīng)過“非”門之后在與Q3“與非”即可得到8端。測試時發(fā)現(xiàn)要求10點起鬧時18點時也會起鬧，這是因為對于A，B，C來說，“小時個位”的0（0000）與8（1000）均會在Y0有輸出，將“小時個位”輸出端Q3接到“小時個位”3-8譯碼器的使能端既可避免這一情況。2.5數(shù)字鬧鐘電路圖（見最后一頁）2.6數(shù)字鬧鐘的調(diào)試方法與過程采用逐級調(diào)試的方法1.確保秒信號正常2.調(diào)試秒計數(shù)器3.調(diào)試分計數(shù)器，可將秒信號作為分計數(shù)器的CP脈沖4.調(diào)試小時計數(shù)器，可將秒信號作為小時計數(shù)器的CP脈沖5.調(diào)試鬧鐘電路6.調(diào)試校時電路7.調(diào)試整點報時電路2.7設計與調(diào)試過程的問題解決方案（1）將秒信號接入示波器，與標準信號對比，出現(xiàn)一定的誤差，但在允許范圍之內(nèi)。（2）在檢測CD4511驅動電路的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問題，，在實驗過程中，數(shù)碼管有幾段二極管時隱時現(xiàn)，有時會消失。用5V電源對數(shù)碼管進行檢測，一端接地，另一端接觸每一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時能接通，有時不能接通，