電子鐘課程設(shè)計(jì)----數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)字電子技術(shù)課程</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完數(shù)字電子電路課程

2、之后，按照課程教學(xué)的要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合性訓(xùn)練的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)能力， 分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力， 以及根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力； 了解數(shù)字電子電路的 一般設(shè)計(jì)方法，初步掌握數(shù)字電子線路安裝、布線、焊接、調(diào)試等基本技能；熟練掌握電子 電路基本元器件的使用方法，訓(xùn)練、提高讀圖能力；掌握組裝、調(diào)試方法。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)題目及內(nèi)容 </p><

3、;p>　　1、設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電子時(shí)鐘 </p><p><b>　　2、內(nèi)容和要求：</b></p><p>　?。?）時(shí)間以 24 小時(shí)為一個(gè)周期；</p><p>　　（2）顯示時(shí)、分、秒；</p><p>　?。?）有校時(shí)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；</p><

4、p>　　（4）根據(jù)要求閱讀數(shù)字時(shí)鐘電路原理圖，閱讀教材及查找相關(guān)資料，敘述工作原理；</p><p>　?。?） 畫(huà)出包含+5 伏的穩(wěn)壓電源在內(nèi)的原理電路圖， 根據(jù)原理圖畫(huà)出對(duì)應(yīng)的印刷電路圖， 并在圖中標(biāo)出元器件的符號(hào)及代碼；</p><p>　?。?）安裝、焊接、連線、調(diào)試電路；</p><p>　?。?）最后提交調(diào)試好的設(shè)計(jì)作品，撰寫(xiě)并提交實(shí)驗(yàn)、調(diào)試報(bào)告，

5、解答思考題。</p><p>　　三、功能及簡(jiǎn)單工作原理數(shù)字電子鐘的原理方框圖</p><p>　　如下圖（1）所示。干電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、 “時(shí)、分、秒” 計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決 定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器” ， “秒計(jì)數(shù)器”采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā)現(xiàn)一個(gè)

6、“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù) 器”的時(shí)鐘脈沖。 “分計(jì)數(shù)器”也采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)， 該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器” “時(shí)計(jì)數(shù)器”采用 24 進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天 24 小時(shí)的累計(jì)。 。 譯碼顯示電路將“時(shí)” “分” “秒” 計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)由七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)六位 LED 七段顯示器顯示出來(lái)。校時(shí)電路是用來(lái)對(duì)“時(shí)” “分” “秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。

7、 </p><p>　　本電路由 CD4060、74LS74 產(chǎn)生秒時(shí)鐘信號(hào)；由 CD4518、74LS00 組成 60 進(jìn)制計(jì)數(shù) 器；CD4511 為顯示譯碼及驅(qū)動(dòng)電路；與非門組成校時(shí)電路。</p><p>　　四

8、、主要部分的實(shí)現(xiàn)方案 </p><p>　　1.秒脈沖電路 由晶振 32768Hz 經(jīng) CD4060 分頻為 2Hz，再經(jīng)過(guò)74LS74 一次分頻，即得 1Hz 標(biāo)準(zhǔn)秒脈 沖，提供給時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖。如圖示：

9、 </p><p>　　2.時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 由 CD4518 計(jì)數(shù)器和 74LS00 組成時(shí)分秒的計(jì)數(shù)電路。 74LS00 是 4 位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供方便。它具有 異步清零，同步并行預(yù)置數(shù)，保持和計(jì)數(shù)的功能。引腳圖如下</p><p>　　CD4518 計(jì)數(shù)器為 D 型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換 CP 和 EN

10、線，用于在時(shí)鐘上升沿下降 降沿加計(jì)數(shù)。其引出端排列和功能表分別見(jiàn)圖表所示。</p><p>　　CD4518 雖無(wú)專用的進(jìn)位信號(hào)，但在脈動(dòng)模式可將 Q3 連接至下一計(jì)數(shù)器的 EN 輸入端 實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)，同時(shí)后者的 CP 輸入保持低電平。CD4518 的波形圖如圖所示．由圖可見(jiàn)，由于單個(gè)單元運(yùn)算是在 CP 上升沿觸發(fā)，如將低位的 Q3，作為進(jìn)位信號(hào)直 接送至高位計(jì)數(shù)器的 CP 輸入端，將在低位逢 8 時(shí)就提供進(jìn)位信號(hào)，

11、如要實(shí)現(xiàn)“逢十進(jìn)一” ， 需將 Q3 經(jīng)過(guò)非門送至高位計(jì)數(shù)器的 CP 輸入端，顯然煩瑣、浪費(fèi)。經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)捷、正確的方 案應(yīng)是保持高位計(jì)數(shù)器的 CP 輸入端為低電平，將低位的 Q3 作為進(jìn)位信號(hào)直接送至高位計(jì) 數(shù)器的 EN 輸入端，用 Q3 級(jí)聯(lián)有利于取得較大滿值，計(jì)數(shù)到滿值后隨著時(shí)鐘上跳 Q3 產(chǎn)生 下跳就可引起高位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 （１）秒計(jì)數(shù)器 秒個(gè)位的方案應(yīng)是保持秒十位計(jì)數(shù)器的 CP 輸入端為低電平，將秒個(gè)位的 Q3 作為進(jìn)位 信號(hào)直接

12、送至秒十位計(jì)數(shù)器的 EN 輸入端。秒十位計(jì)數(shù)單元為 6 進(jìn)制，當(dāng) Q3Q2Q1Q0 變成 0110 時(shí)，通過(guò)與非門把它的清零端變成 0，計(jì)數(shù)器的輸出被置零，跳過(guò) 0111 到 1111 的狀 態(tài)， 又從 0000 開(kāi)始， 如此就是 60 進(jìn)</p><p>　　3.譯碼顯示電路 譯碼電路采用 CD4511 譯碼器。其功能是將“時(shí)” “分” “秒”計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)的輸出狀態(tài)（8421BCD）翻譯成七段數(shù)碼管能顯示十進(jìn)制

13、數(shù)所要求的電信號(hào)，然后經(jīng)數(shù)碼顯示器，把數(shù)字顯示出來(lái)。 顯示器件選用發(fā)光二極管數(shù)碼管，可選用共陰數(shù)碼管。 CD4511 是一種 BCD-7 段顯示譯碼器， 它屬于 CMOS 器件， 高電平輸出電流可達(dá) 25mA。 其管腳排列見(jiàn)圖所示。該器件用于驅(qū)動(dòng)共陰極 7 段 LED 數(shù)碼管。</p><p>　　4.較時(shí)電路當(dāng)數(shù)字鐘剛接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)， 需要對(duì)其進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)， 實(shí)用校時(shí)電路很多。 校時(shí)電路包括校準(zhǔn)小時(shí)

14、電路和校準(zhǔn)分鐘電路 （也可包括校準(zhǔn)秒電路， 但校準(zhǔn)信號(hào)頻率必 須大于 1HZ） ，可手動(dòng)較時(shí)或脈沖校時(shí)，可用普通機(jī)械開(kāi)關(guān)或由機(jī)械開(kāi)關(guān)與門電路構(gòu)成無(wú)抖 動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)校時(shí)。 下圖為設(shè)計(jì)校時(shí)電路</p><p>　　五、數(shù)字鐘“秒”的裝調(diào) </p><p><b>　　數(shù)字鐘1.總裝配圖</b></p><p><b>　　2.元器件清單&

15、lt;/b></p><p>　　3.數(shù)字鐘的裝配與調(diào)試 1、檢查印刷電路板有無(wú)斷路、短路，若有，首先處理好。 2、焊接順序：電阻、二極管、IC 插座、三極管、電容器，逐一焊接。先焊平面的，后 焊立體的，原則是有利于焊接。要求臥裝水平、豎裝垂直、相同元件等高。 3、焊接要點(diǎn)：將元件整形后插入對(duì)應(yīng)位置，電路板平放在臺(tái)面上，一手握烙鐵對(duì)焊盤(pán) 和引腳同時(shí)接觸預(yù)熱，另一手持焊錫絲與焊盤(pán)處烙鐵接觸，使錫絲熔化，當(dāng)錫絲

16、熔化一定量 時(shí)，立即將錫絲離去，烙鐵繼續(xù)保持少許時(shí)間，讓焊錫圍繞焊盤(pán)自由流動(dòng)，形成一個(gè)鐘形焊 點(diǎn)。 </p><p>　　4、按照接線要求位置，將連接線焊接到對(duì)應(yīng)的插孔。 </p><p>　　5、剪腳：元件焊好后，將多余引腳剪掉，剪腳后的焊點(diǎn)應(yīng)露出引腳 0.5-1mm。 </p><p>　　6、檢查元件及 IC 插座有無(wú)錯(cuò)焊、漏焊，方向是否正確無(wú)誤，將集成電路插

17、入插座。 </p><p>　　7、通電測(cè)試：將連接線分別與對(duì)應(yīng)電源接線柱一一連接。 </p><p>　　8、首先清零，然后觀察 LED 數(shù)碼管變化狀態(tài)。 </p><p><b>　　六、思考題 </b></p><p>　　1、本電路中 N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器是如何實(shí)現(xiàn)的？ </p><p>　　答

18、：是由 CD4518 計(jì)數(shù)器和 74LS00 組成的計(jì)數(shù)電路， 60 位計(jì)數(shù)器是是保持十位計(jì)數(shù)器的 CP 輸入端為低電平， 將個(gè)位的 Q3 作為進(jìn)位信號(hào)直 接送至十位計(jì)數(shù)器的 EN 輸入端， 。十位計(jì)數(shù)單元為 6 進(jìn)制，當(dāng) Q3Q2Q1Q0 變成 0110 時(shí)， 通過(guò)與非門把它的清零端變成 0，計(jì)數(shù)器的輸出被置零，跳過(guò) 0111 到 1111 的狀態(tài)，又從 0000 開(kāi)始，如此就是 60 進(jìn)制。 24 位計(jì)數(shù)器是當(dāng)十位的 Q3Q2Q1Q

19、0 為 0000 或 0001 時(shí)， 個(gè)位計(jì)數(shù)單元是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 當(dāng)他的 Q3Q2Q1Q0 到 1010 時(shí)，通過(guò)與非門使得個(gè)位上的清零端為 0，則計(jì)數(shù)器的輸出直接 置零，從 0000 有開(kāi)始。當(dāng)十位的 Q3Q2Q1Q0 為 0010 時(shí)，通過(guò)與非門使得該 4518 的清零 端為 0，十位又重新從 0000 開(kāi)始，此時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元變成 4 進(jìn)制，即當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的 Q3Q2Q1Q0 為 0100 時(shí)，就要又從 0000 開(kāi)始計(jì)數(shù)。這

20、樣就實(shí)現(xiàn)了 24 進(jìn)制的計(jì)數(shù) </p><p>　　2、校時(shí)電路中的三個(gè)開(kāi)關(guān)有什么作用? </p><p>　　答：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，會(huì)接上電容，可以緩解抖動(dòng)，為去抖動(dòng)開(kāi)關(guān) </p><p>　　3、如果用 74LS161 組成計(jì)數(shù)器，則個(gè)位到十位的進(jìn)位怎樣實(shí)現(xiàn)？ </p><p>　　答： 在1Hz 的 CP 時(shí)鐘信號(hào)下， 74LS161(1)

21、的 PE、 LD、 都接高電平， TE、 CR 74LS161(1) 正常工作，進(jìn)行記數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到1010時(shí)，通過(guò)與非門將 Q3Q1與非后接到清零端 CR，即在 此時(shí)將第一個(gè)74LS161（1）清零。同時(shí)接到74LS161(2)的脈沖端 CP(因?yàn)楫?dāng) CR 等于0時(shí)， 等于1所以時(shí)鐘脈沖 CP 有效),于是它顯示的是（0-9） 。因?yàn)闀r(shí)鐘脈沖是74LS161(1)給出， 將74LS161(2)的 PE、TE、LD、CR 都接高電平，74

22、LS161(2)正常工作，進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì) 數(shù)到0110時(shí)，通過(guò)與非門將 Q2Q1與非后接到清零端-CR，將74LS161（2）清零，于是實(shí) 現(xiàn)了顯示（0-5）的進(jìn)制，同時(shí)接到下一個(gè)74LS161的時(shí)鐘脈沖端 CP。 </p><p><b>　　七、實(shí)驗(yàn)總結(jié) </b></p><p>　　1. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 </p><p>

23、　　（1）、本次試驗(yàn)由于只顯示60秒進(jìn)制，制作起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單?？偹闶菦](méi)費(fèi)多大的周折，遇到的一個(gè)問(wèn)題就是可以顯示，但不是很正常的秒顯。走一會(huì)，然后又停一會(huì)。</p><p>　　解決方法：我們首先檢查了電路了連線情況，發(fā)現(xiàn)完全與protel繪制的一樣，沒(méi)有錯(cuò)誤。干脆就讓他走會(huì)吧。</p><p>　?。?）既然不能正常的顯示，也這就怪了，理論與實(shí)際有那么大的差距嗎。經(jīng)過(guò)第二次的檢查，終于了發(fā)現(xiàn)

24、了CD4060的12引腳沒(méi)有拉到低電平。</p><p>　　解決方法:接上不就ok了。終于完工，一切正常。呵呵。</p><p>　　2.收獲和體會(huì) </p><p>　?。?）、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們更能理解實(shí)踐的重要性。</p><p>　　正確的理論也得接受實(shí)踐的考驗(yàn)才可認(rèn)為是真理。所以有時(shí)死啃課本還不如做點(diǎn)東西出來(lái)，對(duì)我們這種應(yīng)用型的本

25、科學(xué)校。我們應(yīng)該以應(yīng)用為目的，結(jié)合生活實(shí)際，把所學(xué)理論應(yīng)用到生活學(xué)習(xí)實(shí)際中去。</p><p>　　實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。本次實(shí)驗(yàn)雖然是老師把電路圖、原理分析都給了我們。但沒(méi)有在具體的電路里去運(yùn)行，很難自信的說(shuō)本電路沒(méi)有問(wèn)題。當(dāng)然了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，電路肯定是沒(méi)問(wèn)題的了。要是在比較復(fù)雜的系統(tǒng)里，理論還得聯(lián)系實(shí)際才能凸顯實(shí)踐是多么的重要。在做電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)候，里面多是原創(chuàng)性的東西，這時(shí)就更能要理解實(shí)踐的重

26、要了 。自主開(kāi)發(fā)的，沒(méi)有得到實(shí)踐的認(rèn)可，連自己都不能完全信任的產(chǎn)品，誰(shuí)會(huì)相信呢。</p><p>　?。?）、簡(jiǎn)單談一下電子的愛(ài)好者之路。</p><p>　　焊電路板這是一件苦差，而且有時(shí)候費(fèi)力不討好，焊了半天，最后居然沒(méi)有結(jié)果。一時(shí)的高漲激情完全沒(méi)了， 初始的興奮也打消了 。一切就好像就是應(yīng)該是這樣，好似是一個(gè)必須跨過(guò)去的坎。但想到都辛苦了大半天了。還是得堅(jiān)持啊。于是在最后的這一點(diǎn)功夫