數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　《數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　

2、　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間: </p><p><b>　　物理與電氣工程學(xué)院</b></p><p>　　2012 年 11 月 27 日</p><p><

3、b>　　摘要</b></p><p>　　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。其從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。通過設(shè)計(jì)并調(diào)試數(shù)字鐘，加強(qiáng)對課程的理解與應(yīng)用，并通過數(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。通過它可以進(jìn)

4、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.</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)字鐘 計(jì)時(shí) 自動控制 應(yīng)用</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　課程名稱……………………………………………………（3）</p><p>　　設(shè)計(jì)目的……………………………………………………（

5、3）</p><p>　　設(shè)計(jì)要求……………………………………………………（3）</p><p>　　設(shè)計(jì)原理與框圖……………………………………………（4）</p><p>　　4.1電路的組成原理……………………………………………（4）</p><p>　　4.2單元電路的設(shè)計(jì)……………………………………………（5）</p>

6、<p>　　4.2.1秒脈沖產(chǎn)生電路…………………………………………（5）</p><p>　　4.2.2計(jì)數(shù)器……………………………………………………（6）4.3組成的數(shù)字鐘………………………………………………（7）</p><p>　　4.4校準(zhǔn)電路……………………………………………………（7）</p><p>　　4.5報(bào)時(shí)電路……………………………

7、………………………（7）</p><p>　　4.6總電路圖……………………………………………………（8）</p><p>　　所選器材列表………………………………………………（8）</p><p>　　整體設(shè)計(jì)原理圖……………………………………………（8）</p><p>　　設(shè)計(jì)體會……………………………………………………（8）</

8、p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………（8）</p><p><b>　　1.課程名稱</b></p><p><b>　　數(shù)字鐘</b></p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1．使學(xué)生在學(xué)完了《數(shù)

9、字電子技術(shù)》課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子電路的工程實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉動手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。</p><p>　　2．熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法，了解數(shù)字鐘的組成及工作原理</p><p>　　3. 培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的數(shù)字系

10、統(tǒng)的能力。</p><p>　　4. 培養(yǎng)書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力</p><p><b>　　3. 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.時(shí)間以二十四小時(shí)為周期；</p><p>　　2.能夠顯示時(shí).分.秒；</p><p>　　3.有校時(shí)功能，可以分別對時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)

11、時(shí)間；</p><p>　　4.計(jì)時(shí)過程具有鳴報(bào)功能，當(dāng)時(shí)間達(dá)到整點(diǎn)前5秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)；</p><p>　　5．為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號；</p><p><b>　　6. 畫出電路圖；</b></p><p>　　7．進(jìn)行電路仿真與測試。</p><p>　　

12、4. 設(shè)計(jì)原理及框圖</p><p>　　一.電路的組成原理：</p><p>　　數(shù)字電子鐘主要分為數(shù)碼顯示器，60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，頻率振蕩器和校時(shí)報(bào)時(shí)這幾個(gè)部分。數(shù)字電子鐘要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，八段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí).分.秒的計(jì)時(shí)器需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在仿真軟件中發(fā)生函數(shù)。60進(jìn)制可能由10進(jìn)制和6進(jìn)制的計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成，而小時(shí)的24進(jìn)制

13、可以采用74LS160計(jì)數(shù)端觸發(fā)實(shí)現(xiàn)。可以由55定時(shí)器產(chǎn)生脈沖1Hz。</p><p><b>　　二.單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1. 秒脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　振蕩器由555定時(shí)器組成。555定時(shí)器的原理和功能如圖所示:</p><p>　　圖4.1 555定時(shí)器功能</p>

14、<p>　　圖4.2 555電路組成</p><p>　　振蕩周期等于兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間。第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tp1為電容C的電壓uc從充電至所需時(shí)間。</p><p>　　第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tp2為電容C的電壓從放電至所需時(shí)間。</p><p><b>　　主要參數(shù)計(jì)算：</b></p><p>　　改變 、 和

15、 的值，就可以改變振蕩器的頻率。如果利用外接電路改變 端(5號端)的電位，則可以改變多諧振蕩器高觸發(fā)端的電平，從而改變振蕩周期T。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要調(diào)節(jié) 和 。在此，引進(jìn)占空比的概念。輸出脈沖的占空比為: </p><p>　　圖4.3 實(shí)驗(yàn)總原理圖</p><p>　　直接用NE555產(chǎn)生1Hz的秒脈沖，可以產(chǎn)生秒脈沖，電路如圖</

16、p><p>　　圖4.3 NE555產(chǎn)生1Hz的秒脈沖</p><p>　　利用NE555多諧振蕩器，優(yōu)點(diǎn)：555內(nèi)部的比較其靈敏度比較高，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度影響很小。缺點(diǎn)：要精確輸出1Hz脈沖，對電容和電阻的數(shù)值精度要求很高，所以輸出脈沖不夠準(zhǔn)確也不夠穩(wěn)定。 </p><p><b>　　2．計(jì)數(shù)器</b><

17、/p><p>　　秒信號經(jīng)秒計(jì)數(shù)器.分計(jì)數(shù)器.時(shí)計(jì)數(shù)器之后，分別得到“秒”個(gè)位十位，“分”個(gè)位十位，以及“時(shí)”個(gè)位十位輸出信號，然后送至顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字顯示時(shí).分.秒的要求?！懊搿焙汀胺钟?jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，二“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制。采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。</p><p>　?。?）.二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　

18、　如圖所示，時(shí)計(jì)數(shù)器電路由U3和U6兩部分組成。當(dāng)時(shí)個(gè)位U3計(jì)數(shù)為4，U6計(jì)數(shù)為2時(shí)，兩片74LS160復(fù)零，從而構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù).</p><p>　　圖4.4 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　?。?）. 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　如圖3-9.3-10所示，分秒計(jì)數(shù)電路由U1和U2，U18，U19四部分組成。當(dāng)時(shí)個(gè)位U18計(jì)數(shù)器為9，就向U1進(jìn)位，U

19、1達(dá)到5時(shí)就向U19進(jìn)位，當(dāng)U19計(jì)數(shù)為9時(shí)，就向U2進(jìn)位，U2為5時(shí)就向時(shí)進(jìn)位，四片74LS160，從而構(gòu)成了二個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)。</p><p>　　圖4.5 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　三．組成的數(shù)字鐘</b></p><p>　　數(shù)字中系統(tǒng)的組成利用上面的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器子電路構(gòu)成的數(shù)字鐘系統(tǒng)如圖3.11所示

20、</p><p>　　圖4.6 數(shù)字鐘系統(tǒng)模塊</p><p><b>　　4．校準(zhǔn)電路</b></p><p>　　數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正功能，一次，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號與校正信號可以隨時(shí)切換的電路接入其中。輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。當(dāng)開關(guān)打到一端時(shí)，正常輸入信號可以順利通過，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)

21、；當(dāng)開關(guān)打到另一端時(shí)，信號產(chǎn)生校正電路處于校時(shí)狀態(tài).</p><p><b>　　圖4.7 校時(shí)模塊</b></p><p><b>　　5．報(bào)時(shí)電路</b></p><p>　　電路應(yīng)在整點(diǎn)前5秒開始報(bào)時(shí)，即在59分55秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路控制信號。</p><p>　　當(dāng)時(shí)間子啊59

22、分55秒到59分59秒期間時(shí)，分十位.分個(gè)位和秒十位保持不變，分別為5 9和5，電路如下圖所示：</p><p><b>　　圖4.8 報(bào)時(shí)模塊</b></p><p><b>　　5．總電路圖</b></p><p><b>　　圖5.1 總設(shè)計(jì)圖</b></p><p>

23、<b>　　6.所用元件列表</b></p><p><b>　　7.設(shè)計(jì)體會</b></p><p>　　經(jīng)過這段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，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(shí)也學(xué)會了一種學(xué)習(xí)的態(tài)度。</p><p>　　理論要聯(lián)系實(shí)踐，當(dāng)然實(shí)踐也離不開理論，由于對課本的內(nèi)容還不是很熟悉，所以在做這個(gè)課程設(shè)計(jì)前，

24、我先把課本的重點(diǎn)知識復(fù)習(xí)了一遍，時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路等，然后就是到圖書館查找相應(yīng)的資料，抱著好幾本書就在那里認(rèn)真地查，查的過程中也看到了很多關(guān)于CMOS芯片的應(yīng)用實(shí)例。</p><p>　　理論上的知識搞定了，接下來就是開始設(shè)計(jì)了。proteus仿真，給我的印象是簡潔實(shí)用，很多電路都能在上面先進(jìn)行仿真，不過我這個(gè)題目的核心芯片在仿真上面，出現(xiàn)了一些問題，一些管腳的位置和實(shí)際的不一樣，仿真調(diào)試不成功，于是我就

25、想到，按照理論來講這是沒有錯(cuò)的，為了驗(yàn)證清除，我先將電路進(jìn)行分模塊調(diào)試，把每一部分都仔細(xì)檢查了一遍，最終發(fā)現(xiàn)了與仿真的不同，接線是一樣的，不過在真實(shí)的接線中可行，在仿真中卻不行，最大一個(gè)不同之處就在于校時(shí)模塊，雖然仿真是那種接法可行，不過在實(shí)際接線中我采用了另外一種接法。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)也再次讓我看到理論與實(shí)踐的差別和聯(lián)系，理論固然重要，然而我們要在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并解決錯(cuò)誤，也提高了自己的動手

26、能力和實(shí)際解決問題的能力。</p><p>　　一種學(xué)習(xí)態(tài)度：認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。這就是我的另一個(gè)收獲，不僅僅是做課程設(shè)計(jì)，無論是做什么研究，都必須要有一種認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，比如說，獨(dú)立思考獨(dú)立完成，認(rèn)真接線，仔細(xì)檢查等，這些都是對我們自身能力的一種培養(yǎng)，在以后的學(xué)習(xí)甚至工作中，很多東西都只能靠自己去獨(dú)立思考完成，因此我們也藉此學(xué)會了一種獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)態(tài)度。</p><p><b