數(shù)字時鐘基礎課程設計

1、<p>　　物理與電氣工程學院課程設計報告</p><p><b>　　數(shù)字鐘設計</b></p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　?！　I(yè) 電氣工程及其自動化</p><p>　

2、　指導教師 </p><p>　　成 績 </p><p>　　日　　期 2013.4.26 </p><p><b>　　數(shù)字鐘設計</b></p><p>　　摘要：數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的顯示裝置，與機械

3、式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，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序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。數(shù)字鐘適用于自動打鈴、自動廣播，也適用于節(jié)電、節(jié)水及自動控制多路電器設備。它是由數(shù)子鐘電路、定時電路、放大執(zhí)行電路、電源電路組成。為了簡化電路結構，數(shù)字鐘電路與定時電路之間的連接采用直接譯碼技術。具有電路結

4、構簡單、動作可靠、使用壽命長、更改設定時間容易、制造成本低等優(yōu)點。從有利于學習的角度考慮，這里主要介紹以中小規(guī)模集成電路設計數(shù)字鐘的方法。</p><p>　　關鍵詞：計時 自動 譯碼 顯示</p><p>　　1　引言：近年來隨著數(shù)字技術的迅速發(fā)展，各種中、大規(guī)模集成電路在數(shù)字系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號處理等方面都得到了廣泛的應用。本次課程設計的目的在于培養(yǎng)學生對基本電路的應

5、用和掌握，使學生在實驗原理的指導下，初步具備基本電路的分析和設計能力，并掌握其應用方法；自行擬定實驗步驟，檢查和排除故障 、分析和處理實驗結果及撰寫實驗報告的能力。綜合實驗的設計目的是培養(yǎng)學生初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設計能力，包括選擇設計方案，進行電路設計、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)，運用所學知識進行工程設計、提高實驗技能的實踐。</p><p><b>　　2　方案論證： </b></p>

6、<p><b>　　2.1方案一</b></p><p>　　以石英晶體振蕩器為核心的數(shù)字鐘設計，結構比較復雜，原理圖如下:</p><p><b>　　2.2 方案二 </b></p><p>　　以555定時器為核心的數(shù)字鐘設計，結構比較簡單，原理圖如下:</p><p>　　從以

7、上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。</p><p><b>　　3 結果與討論</b></p><p>　　3.1 元器件介紹</p><p>　　3.11 與非74LS00</p><p>　　3.12 十進制計數(shù)器74LS160</p>&

8、lt;p>　　3.13 譯碼器74LS48 </p><p>　　3.14 共陰極7段數(shù)碼管</p><p>　　陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。</p><p>　　3 .2 數(shù)字鐘總體設計</p><p>　　數(shù)字電子鐘需要顯示“時”、“分”、“秒”，它的

9、周期為24小時，“時”采用二十四進制，“分”采用六十進制，“秒”采用六十進制。由555定時器構成的多諧振蕩電路，為“秒”計時器的個位提供周期為1s的方波脈沖，“秒”計時器通過串聯(lián)進位方式與“分”位、“時”位進行連接，計時器芯片為74LS160,再通過譯碼芯片74LS48，與數(shù)碼管進行連接，對數(shù)據(jù)進行顯示，總框圖如圖</p><p>　　3.3 數(shù)字鐘原理設計</p><p>　　3.3.

10、1 脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　由555多諧振蕩器電路產(chǎn)生，兩個電阻均為47K，電容分別為0.01uF，10uF</p><p>　　3.3.2 時間計數(shù)電路</p><p>　　一般采用10進制計數(shù)器如74HC290、74HC390、74LS160等來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。本次設計中選擇74LS160。</p><p>　　

11、秒個位計數(shù)單元為10進制計數(shù)器，無需進制轉換1Hz秒輸入即可。</p><p>　　秒十位計數(shù)單元為6進制計數(shù)器，需要進制轉換。將10進制計數(shù)器轉換為6進制計數(shù)器的電路連接方法如圖所示 </p><p>　　十進制-六進制轉換電路</p><p>　　分與秒計數(shù)單元相同；但是，整個時計數(shù)單元應為24進制計數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個位和十位計數(shù)單元合并為一個整

12、體才能進行24進制轉換。</p><p>　　3.3.3 校時電路</p><p>　　數(shù)字鐘應具有分校正和時校正功能，因此，應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。即為用COMS與或非門實現(xiàn)的時或分校時電路，In1端與低位的進位信號相連；In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產(chǎn)生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信號；輸出

13、端則與分或時個位計時輸入端相連。當開關打向上時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當開關打向下時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態(tài)。</p><p>　　實際使用時，因為電路開關存在抖動問題，所以一般會接一個RS觸發(fā)器構成開關消抖動電路，所以整個較時電路如下圖</p><p>　　帶有消抖電路的校

14、正電路</p><p>　　3.4 完整的原理圖如下</p><p>　　3.5 電路板制作</p><p>　　先在multisim上仿真，確認無誤后。用Protel99se畫出SCH和PCB，完成后把PCB原理圖打印出來，然后把板子放到三氯化鐵溶液里氧化，等氧化完成后，接下來就開始打孔，打完孔后，用去污粉洗凈板子，完成后，就可以進行焊接了。</p>

15、<p>　　3.6 電路安裝、測試與調(diào)試</p><p><b>　　3.6.1 安裝</b></p><p>　　1）按原理圖連飛線，集成塊引腳方向預先彎好對準板子的金屬孔，再小心插入。導線的剝線長度與板子的厚度相適應。焊接的時候注意不要與銅線接通。</p><p>　　2）導線的裸線部分不要露在板子的上面，以防短路，導線要插

16、入金屬孔中央。</p><p>　　3）按照原理圖接線時首先確保可靠的電源和接地。</p><p>　　4）注意芯片的控制引腳必須正確接好。</p><p><b>　　3.6.2 調(diào)試</b></p><p>　　1）檢查故障時除測試輸入、輸出信號外，要注意電源、接地和控制引腳。</p><p&g

17、t;　　2）要注意芯片引腳上的信號與板子上插座上信號是否一致（集成塊引腳與板子常接觸不良）。</p><p>　　3） 顯示管不亮，檢查各處接電源接地的地方是否有接。顯示管顯示不全，檢查顯示管和74LS48否有壞，檢查有無短接。</p><p>　　4）有顯示，不跳，檢查秒脈沖發(fā)生器，檢查74LS48和74LS160是否有錯。</p><p>　　5）檢查是否進位。

18、當計數(shù)器不進位時，應檢查各部分級聯(lián)是否正確，以及連線是否正確。如果級聯(lián)出現(xiàn)問題，則會導致計數(shù)器不進位。在這部分應注意級聯(lián)時，應使上一個計數(shù)器產(chǎn)生的信號恰好對當前的計數(shù)器產(chǎn)生一個脈沖，這樣計數(shù)器才會產(chǎn)生進位。</p><p>　　6）校正時，如果不能明顯的區(qū)分原來的計數(shù)和校正后的計數(shù)時，應檢查開關與所加信號是否經(jīng)過與非門與非的合適。如果不恰當，應及時改正。</p><p><b>

19、　　4 課程設計體會</b></p><p>　　我們學習了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對電子技術有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設計，我們才把學到的知識與實踐相結合。從而對我們學的知識有了更進一步的理解，使我們進一步加深了對所學知識的記憶。在此次的數(shù)字鐘設計過程中，我更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力

20、和養(yǎng)成了通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題，同時我們也掌握了做設計的基本流程，為我們以后進行更復雜的設計奠定了堅實的基礎。設計本身并不是有很重要的意義，而是同學們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。至于設計的成績無須看的太過于重要，而是設計的過程，設計的思想和設計電路中的每一個環(huán)節(jié)，電路中各個部分的功能是如何實現(xiàn)的。各個芯片能夠完成什么樣的功

21、能，使用芯片時應該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現(xiàn)，各個芯片實現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。另外，我們設計要從市場需求出發(fā)，既要有強大的功能，又要在價格方面比同等檔次的便宜。在這次設計過程中，我也對word</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　[1]閻石.數(shù)字電子技術 [M].第五版.北京:高教出版社,2006年.</p>

22、<p>　　[2]陳曉文.電子線路課程設計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004年.</p><p>　　[3] 趙景波. Protel99Se電路設計與制板. 北京：機械工業(yè)出版社.2010.3</p><p>　　[4]胡玉建.Protel99SE原理圖與PCB及仿真[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006年.</p><p>　　[5]李景華.可