數(shù)字電子技術(shù)-電子鐘課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　科目：《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p>　　題目：數(shù)字電子鐘的制作</p><p>　　2010學(xué)年——2011學(xué)年</p><p>　　系別： 電子信息系 </p><p>　　專業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　班級(jí)： 0

2、9信工1班 </p><p>　　21011年 6月 14 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的及意義……………………………………………3</p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………3</p><p&

3、gt;　　1.2 課程設(shè)計(jì)的意義…………………………………………………3</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)概況………………………………………………………3</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)方案及內(nèi)容………………………………………………4</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)方案……………………………………………………4</p><p>　　3

4、.2 硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………7</p><p>　　3.3 軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………12</p><p>　　3.4元器件清單 ……………………………………………………15</p><p>　　3.5數(shù)字鐘實(shí)物圖 …………………………………………………16</p><p>　　四、總結(jié)

5、 ………………………………………………………………16</p><p>　　參考書目 ………………………………………………………………18</p><p>　　附錄一 …………………………………………………………………19</p><p>　　附錄二 …………………………………………………………………20</p><p>　　附錄三 …………

6、………………………………………………………21</p><p>　　設(shè)計(jì)題目 數(shù)字電子鐘</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的及意義</p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　進(jìn)一步掌握各芯片的邏輯功能及使用方法；</p><p>　　進(jìn)一步掌握數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法和

7、和計(jì)數(shù)器相互級(jí)聯(lián)的方法；</p><p>　　進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和數(shù)字系統(tǒng)功能的測(cè)試方法；</p><p>　　進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)的制作和布線方法。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　鐘表作為一種定時(shí)工具被廣泛的使用在生產(chǎn)生活的各方面。人類最初依靠太陽的角度來進(jìn)行定時(shí)，所以受天氣的影響比

8、較大，為了克服依靠自然現(xiàn)象定時(shí)的缺點(diǎn)人們發(fā)明的機(jī)器鐘表，電子鐘表一系列的定時(shí)工具。而電子鐘表具有價(jià)格便宜，質(zhì)量輕，定時(shí)誤差小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)，生活的各個(gè)方面。由于電子鐘的能提供精確又被廣泛的運(yùn)用在測(cè)量之中。此數(shù)字電子鐘采用555定時(shí)器提供定時(shí)脈沖，74160,74290集成塊作為計(jì)時(shí)模塊，8段數(shù)碼顯示管作為顯示工具。其設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以廣泛的用于公共場(chǎng)所，匾額裝飾，以及教學(xué)等方面。</p><p>　　關(guān)鍵

9、字: 電子時(shí)鐘 ;555定時(shí)器; 分頻器</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)框架圖</b></p><p><b>　　第三章詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1數(shù)碼顯示管設(shè)計(jì)部分</p><p><b>　　. </b></p><p>

10、;<b>　　圖3.1-1</b></p><p>　　數(shù)碼顯示部分采用六塊共陰極八段數(shù)碼顯示管分別對(duì)時(shí)，分，秒進(jìn)行顯示。將第二塊第四塊dp引腳接正顯示小數(shù)點(diǎn)將時(shí)，分，秒隔開，便于讀時(shí)。</p><p>　　7448 BCD-七段顯示譯碼器具有16引腳。a,b,c,d,e,f,g接數(shù)碼顯示管a,b,c,d,e,f,g引腳16引腳接5v電源，8引腳接地，LT,RBI,B

11、I/RBO引腳接5v電源，這里5v電源代表邏輯1。7,1,2,6引腳(對(duì)應(yīng)BCD碼的1,2,4,8位)叫BCD碼的輸入端</p><p><b>　　7448的接法</b></p><p>　　3.1.1數(shù)碼顯示管譯碼輸出</p><p>　　2.2總體設(shè)計(jì)方案說明</p><p>　　設(shè)計(jì)框架圖如圖2.1所示總共分為7

12、小部分：時(shí)間顯示部分，譯碼部分，分頻器部分，調(diào)時(shí)部分，1HZ脈沖定時(shí)部分，主電源部分，備用電源部分本設(shè)計(jì)各部分由統(tǒng)一電源集中供電，外加被用電源確保主電源斷電時(shí)備用電源及時(shí)供電避免時(shí)間的丟失555定時(shí)器采用的分立元件才用5環(huán)高精度的電阻，以及受溫度影響較小的固態(tài)鋁質(zhì)電解電容確保定時(shí)的精確性分頻器采用74160,74LS290使用方便，而其容易購(gòu)買顯示部分采用LED八段數(shù)碼顯示管 ，具有顯示明亮，容易識(shí)別，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)時(shí)部分采用普通的

13、按建開關(guān)。</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)總體方案</p><p><b>　　1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　※掌握組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試方法；</p><p>　　※進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力；</p>&l

14、t;p>　　※提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力；</p><p>　　※培養(yǎng)書寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。</p><p>　　2．實(shí)驗(yàn)題目描述和要求</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒”（24小時(shí)59分59秒）顯示，且有校時(shí)功能的電子鐘；</p><p>　?。?）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行

15、組裝、調(diào)試；</p><p>　?。?）畫出框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告；</p><p>　?。?）選做：整點(diǎn)報(bào)時(shí)。在59分51秒、53秒、55秒、57秒輸出500Hz音頻信號(hào)，在59分59秒時(shí)輸出1000Hz信號(hào)，音頻持續(xù)1s，在1000Hz音頻結(jié)束時(shí)刻為整點(diǎn)。</p><p><b>　　3．設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</b></p&

16、gt;<p><b>　　3.1實(shí)驗(yàn)名稱</b></p><p><b>　　數(shù)字電子鐘</b></p><p><b>　　3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　·掌握數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法；</p><p>　　·熟悉集成電

17、路的使用方法。</p><p>　　3.3實(shí)驗(yàn)器材及主要器件</p><p>　?。?）cc40192（ 6片）</p><p>　?。?）cc4011（6片）</p><p>　　（3）74LS2O（2片）</p><p>　?。?）共陰七段顯示器（6片）</p><p>　?。?）電阻、電容

18、、導(dǎo)線等（若干）</p><p><b>　　元件</b></p><p><b>　　清單 </b></p><p><b>　　電源模塊</b></p><p>　　電源電路如圖所示，220V交流電經(jīng)變壓器變?yōu)?V交流電，后經(jīng)整流（全波整流）、濾波（470μF電容）、穩(wěn)壓（

19、W7805）輸出+5V直流電。下圖給出了電源電路。但由于仿真中存在5V電源，為簡(jiǎn)化仿真圖，所以仿真圖中用已有電源。</p><p>　　圖 3.4 電源模塊示意圖</p><p>　　3.4數(shù)字電子鐘基本原理</p><p>　　數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖3-4所示。它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路

20、產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。</p><p>　?。河?55構(gòu)成多諧振蕩器</p><p>　　如圖4(a)所示，由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端 Ct 放電，使電路

21、產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，其波形如圖4(b)所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是 T＝tw1＋tw2， tw1＝0.7(R1＋R2)C， tw2＝0.7R2C </p><p>　　555電路要求R1 與R2 均應(yīng)大于或等于1KΩ ，但R1＋R2應(yīng)小于或等于3.3MΩ。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。</p&

22、gt;<p>　?。╝） （b）</p><p>　　圖4 多諧振蕩器</p><p>　　在此，我們將電路進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，將上圖中的R1和R2合并為一個(gè)100KΩ的電位器，通過調(diào)節(jié)電位器可以得到相對(duì)比較穩(wěn)定并且精確地秒脈沖信號(hào)，提供給秒計(jì)數(shù)器使用。將圖中電阻R1﹑R2關(guān)系式，電容C元件的參數(shù)代入上式，要

23、使脈沖周期為T=1s，計(jì)算得：R1≈57.14KΩ。</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　3.5數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇</p><p><b>　　（一）計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　秒脈沖信號(hào)經(jīng)過6級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)

24、位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)?！懊搿薄胺帧庇?jì)數(shù)器為六十進(jìn)制，小時(shí)為二十四進(jìn)制。</p><p><b>　?。?）六十進(jìn)制計(jì)數(shù)</b></p><p>　　由分頻器來的秒脈沖信號(hào)，首先送到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達(dá)到60秒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，所以，選用兩片cc40192和一片cc4011組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制

25、計(jì)數(shù)。其中，“秒”十位是六進(jìn)制，“秒”個(gè)位是十進(jìn)制。如圖3-4-3-1所示。</p><p>　　CD4518/CC4518是二、十進(jìn)制（8421編碼）同步加計(jì)數(shù)器，內(nèi)含兩個(gè)單元的加計(jì)數(shù)器，其功能表如真值表所示。每單個(gè)單元有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端CLK和EN，可用時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。由表可知，若用ENABLE信號(hào)下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CL℃K信號(hào)上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)由CL℃K端

26、輸入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET端置“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器各端輸出端Q1～Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時(shí)，CD4518才開始計(jì)數(shù)。 CD4518采用并行進(jìn)位方式，只要輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元Q1翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1為1，Q4為0時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元Q2翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖Q3翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖Q4翻轉(zhuǎn)

27、一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計(jì)數(shù)，每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元便自動(dòng)恢復(fù)到“0”態(tài)。若將第一個(gè)加計(jì)數(shù)器的輸出端Q4A作為第二個(gè)加計(jì)數(shù)器的輸入端ENB的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，便可組成兩位8421編碼計(jì)數(shù)器，依次下去可以進(jìn)行多位串行計(jì)數(shù)。</p><p>　　CD4520/CC4520為二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)相同的內(nèi)同步4級(jí)計(jì)數(shù)器構(gòu)成。計(jì)數(shù)器級(jí)為D型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和EN線，用于在時(shí)鐘上升沿或下降沿加計(jì)數(shù)

28、。在單個(gè)單元運(yùn)算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進(jìn)位。CR線為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。計(jì)數(shù)器在脈動(dòng)模式可級(jí)聯(lián)，通過將Q3連接至下—計(jì)數(shù)器的EN輸入端可實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)，同時(shí)后者的CP輸入保持低電平。</p><p>　　數(shù)字鐘具有顯示時(shí)、分、秒的功能；</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><p>　　計(jì)時(shí)過程具有報(bào)

29、時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)，報(bào)時(shí)聲音四低一高，并且要求走時(shí)準(zhǔn)確。</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)方案及內(nèi)容</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本次設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，使用了AT89S51單片機(jī)芯片控制電路，單片機(jī)控制電路簡(jiǎn)單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡(jiǎn)明易懂， 使用鍵盤上的按鍵來調(diào)整時(shí)鐘的時(shí)、分、秒，用一揚(yáng)聲器來進(jìn)行定時(shí)

30、提醒，同時(shí)使用C語言程序來控制整個(gè)時(shí)鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個(gè)模塊：鍵盤、單片機(jī)芯片、揚(yáng)聲器、顯示屏即可滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　圖3-1 數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　數(shù)字鐘的工作原理</b></p><p><b>　　1)晶體振蕩器電路</b></p><

31、p>　　晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心,它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。</p><p>　　電路通過CMOS非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路,這個(gè)電路中,CMOS非門U1與晶體,電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路,U2實(shí)現(xiàn)整形功能,將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電 阻R1為非門提供偏置,使電路工作于放大區(qū)域,即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器.電容C1,C2與晶體構(gòu)成

32、一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò),完成對(duì)振蕩頻率的控制功能,同時(shí)提供了一個(gè)180度相移,從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性,從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。</p><p>　　晶體XTAL的頻率選為32768HZ.該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì),其頻率較低,有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。從有關(guān)手冊(cè)中,可查得C1,C2均為30pF.當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí),還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)

33、償措施。</p><p>　　由于CMOS電路的輸入阻抗極高,因此反饋電阻R1可選為10MΩ.較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。非門電路可選74HC00。</p><p><b>　　2)分頻器電路</b></p><p>　　通常,數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高,為了得到1Hz的秒信號(hào)輸入,需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。</p

34、><p>　　通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路,一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如,將32768Hz的振蕩信號(hào)分頻為1HZ的分頻倍數(shù)為32768(215),即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15極2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的2進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74HC393等。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中采用CD4060來構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高,而且CD4060還包含振蕩電路所需的非

35、門,使用更為方便。</p><p>　　CD4060計(jì)數(shù)為14級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器,可以將32768HZ的信號(hào)分頻為2HZ,CD4060的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門,因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。</p><p><b>　　3)時(shí)間計(jì)數(shù)單元</b></p><p>　　時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù),分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。</p><

36、;p>　　時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器,其輸出為兩位8421BCD碼形式;分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其輸出也為8421BCD碼。</p><p>　　一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC390來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量,可選74HC390,該器件為雙2—5-10異步計(jì)數(shù)器,并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端(高電平有效)。</p><p>　　秒個(gè)位

37、計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換,只需將QA與CPB(下降沿有效)相連即可。CPA(下降沒效)與1HZ秒輸入信號(hào)相連,Q3可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的CPA相連。</p><p>　　秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器,需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換.將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中Q2可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的CPA相連。</p><p>　　分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分

38、別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同,只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Q3作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的CPA相連,分十位計(jì)數(shù)單元的Q2作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的CPA相連。</p><p>　　時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同,但是要求,整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器,不是10的整數(shù)倍,因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換.利用1片74HC390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功

39、能的電路，尚余-2進(jìn)制計(jì)數(shù)單元,正好可作為分頻器2HZ輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為1HZ信號(hào)之用。</p><p>　　4)譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元</p><p>　　計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出,選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流,選用CD4511作為顯示譯碼電路,選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。</p><p>

40、;　　圖3-2 數(shù)字鐘顯示原理圖</p><p><b>　　安裝與調(diào)試</b></p><p>　　我們按照電路原理圖進(jìn)行電路的焊接，焊接的時(shí)候輔以萬用表的檢測(cè)，焊接完成后，通過接通電源進(jìn)行調(diào)試，電路工作狀態(tài)正常，能夠?qū)崿F(xiàn)要求的功能。</p><p><b>　　元器件的引腳說明圖</b></p><

41、;p><b>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、數(shù)字鐘的原理圖</b></p><p>　　圖3-3 數(shù)字鐘組成框圖</p><p>　　2、系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析</p><p>　　時(shí)間是一個(gè)基本物理量，具有連續(xù)、自動(dòng)流逝、不重復(fù)等特性。我國(guó)時(shí)間基準(zhǔn)來自國(guó)家授時(shí)中心、

42、人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r(shí)鐘九就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。結(jié)合時(shí)間概念和誤差理論可以定義時(shí)鐘的走時(shí)誤差S=S1-S2，S1 表示程序?qū)嶋H運(yùn)行計(jì)算的秒；S2 表示</p><p>　　客觀時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)秒。S>0 時(shí)表示時(shí)鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時(shí)誤差為“慢”；反之，</p><p>　　S<0 表示秒單元數(shù)值胡刷新超前，即走時(shí)誤差為“快”。</p><p>

43、　　本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)時(shí)鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來源包括晶體頻率誤差，定時(shí)器溢出誤差，</p><p>　　延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生這震蕩，容易產(chǎn)生走時(shí)誤差；定時(shí)器溢出的時(shí)間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在這一秒溢出，造成走時(shí)誤差；延時(shí)時(shí)間過長(zhǎng)或過短，都會(huì)造成與基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生偏差，造成走時(shí)誤差。</p><p><b>　　各部分功能介紹</b></p><p&

44、gt;<b>　　7段LED數(shù)碼管</b></p><p>　　顯示器普遍的用于直觀的顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一。</p><p>　　發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可

45、以組裝成分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按照規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字型或符號(hào)，LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖是共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和符號(hào)：</p><p>　　顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間，即時(shí)、分、秒，因此需要六個(gè)數(shù)碼管，另需兩個(gè)數(shù)碼管來

46、顯示橫。采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間，硬件連接如下圖所示，時(shí)的十位和個(gè)位分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管，秒的十位和個(gè)位分別顯示在第七個(gè)和第八個(gè)數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。LED顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分為靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。</p><p><b>　　按鍵</b></p><p>　　按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過一

47、定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應(yīng)的I/O端口形成一個(gè)負(fù)脈沖。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動(dòng)。抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般在5-10ms之間。為了避免CPU多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。本次課程設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式按鍵，直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)按鍵占用一條I/O口線，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生互相影響。電路圖如下

48、：</p><p><b>　　數(shù)字鐘原理圖</b></p><p><b>　　元件清單</b></p><p><b>　　+5V電源。</b></p><p><b>　　面包板1塊。</b></p><p><b>

49、;　　示波器。</b></p><p><b>　　萬用表。</b></p><p><b>　　鑷子1把。</b></p><p><b>　　剪刀1把。</b></p><p><b>　　撥線銓1把。</b></p><

50、;p><b>　　導(dǎo)線 若干</b></p><p>　　共陽八段數(shù)碼管4個(gè)。</p><p>　　LM555CN 芯片 1塊</p><p>　　74LS00芯片2塊。 【四組兩輸入端與非門】</p><p>　　74LS08芯片2片 【四組兩輸入端與門】</p><p>　　CD40

51、11芯片4塊。</p><p><b>　　10KΩ電阻2個(gè)。</b></p><p>　　0.0473pF電容1個(gè)。</p><p>　　0.01Pf 電容1個(gè)。</p><p><b>　　四 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過一周的努力，在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下，

52、終于完成了該電子時(shí)鐘的課程設(shè)計(jì)，在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)重在于仿真和接線,雖然能把電路圖接出來,并能正常顯示,但對(duì)于電路本身的原理并不是十分熟悉.總的來說,通過這次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力。在連接六進(jìn)制、十進(jìn)制、六十進(jìn)制的進(jìn)位及十二進(jìn)制的接法中，要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能，那么在電路出錯(cuò)時(shí)便能準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了。

53、在設(shè)計(jì)電路中，往往是先仿真后連接實(shí)物圖，但有時(shí)候仿真和電路連接并不是完全一致的，例如仿真的連接示意圖中，往往沒有接高電平的16腳或14腳以及接低電平的7腳或8腳，因此在實(shí)際的電路連接中往往容易遺漏。在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯(cuò)誤所引起的。</p><p>　　設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及其解決方法。</p><p>　　在檢測(cè)面包板狀況的過程中，出現(xiàn)本該

54、相通的地方被斷了的導(dǎo)線堵塞，用鑷子將其挑出。在檢測(cè)74LS47驅(qū)動(dòng)電路的過程中發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字是沒有規(guī)律的（不是從0到9的顯示），正是由于我們布線的整齊簡(jiǎn)明，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是74LS47其中的兩跟譯碼線與顯示管腳連接出錯(cuò)，交換，就OK了！在連接晶振的過程中，晶振起振，但是輸出的脈沖明顯不是1HZ的，對(duì)照設(shè)計(jì)電路檢查，發(fā)現(xiàn)CD4060的輸出管腳接錯(cuò)，接上3號(hào)管腳，一切OK！。在制作報(bào)時(shí)電路的過程中，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器在57分59秒的時(shí)候就

55、開始報(bào)時(shí)，后經(jīng)檢測(cè)電路發(fā)現(xiàn)是由于把74HC30芯片當(dāng)16引腳的芯片來接，以至接線都錯(cuò)位，重新接線后能正常報(bào)時(shí)。在布置地線和5V電壓線時(shí)，不甚把兩線接到了一起，導(dǎo)致整個(gè)板沒法工作。經(jīng)認(rèn)真的檢查，排除了問題！</p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)終于完成了，在此次課程設(shè)計(jì)中我們獲益非淺，其過程中遇到了很多編程問題和操作問題，但最終還是在老師的指導(dǎo)下迎刃而解，在此，向我們的指導(dǎo)教師表示衷心的感謝！</p>

56、<p>　　在整個(gè)課程設(shè)計(jì)完后，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西，而現(xiàn)在卻可以將以前學(xué)的東西作出有實(shí)際價(jià)值的東西。在這個(gè)過程中，我的確學(xué)得到很多在書本上學(xué)不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設(shè)計(jì)要求，如何找到錯(cuò)誤的原因，如何利用計(jì)算機(jī)來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時(shí)遇到了一個(gè)錯(cuò)誤怎么找也找不到原因所在，找了老半天結(jié)果卻是芯片的管腳接錯(cuò)了，有時(shí)更是忘接電源了。在學(xué)習(xí)中的小問題在課堂上不可能犯，在動(dòng)手

57、的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時(shí)，一不小心就會(huì)犯錯(cuò)，而且很不容易檢查出來。但現(xiàn)在回過頭來看，還是挺有成就感的。 </p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　[1]數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)， 陳明義主編 ，中南大學(xué)出版</p><p>　　[2]Multism ，軟件，Interactive Image Technologi

58、es， Ltd ，出品</p><p>　　[3]李軍 ， 51單片機(jī)高級(jí)實(shí)例開發(fā)指南 ，北京航空航天大學(xué)出版社，2009.</p><p>　　[4]王建校，楊建國(guó) ，51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì) ， 科學(xué)出版社，2002.</p><p>　　[5]譚浩強(qiáng) ， C程序設(shè)計(jì) ， 北京航空航天出版社，2003</p><p>　　[6]崔