數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告---數(shù)字電子鐘

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　題目：數(shù)字電子鐘</b></p><p>　　專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　班級(jí)： 08級(jí)電氣( )班 </p><p>　　姓名： </p><p>　　同組隊(duì)

2、員： </p><p>　　學(xué)號(hào): </p><p>　　日期： 2010年 7月 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1、根據(jù)課堂上所學(xué)的知識(shí)，通過自己和同組成員共同研究，把數(shù)字電子鐘的電路設(shè)計(jì)出來，以達(dá)到把課堂理

3、論和自主實(shí)踐相結(jié)合的目的</p><p>　　2、通過與同組成員共同研究課題，培養(yǎng)我們分工合作的能力；</p><p>　　3、把文字性的設(shè)計(jì)要求形成切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)能力；</p><p>　　4、通過思考把課堂上獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)組合成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字系統(tǒng)，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要

4、求和設(shè)計(jì)指標(biāo)</b></p><p>　　1、顯示時(shí)間從00：00：00到23：59：59的數(shù)字鐘；</p><p>　　2、設(shè)計(jì)的電路包括產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)，時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)電路，顯示電路；</p><p>　　3、最小計(jì)時(shí)時(shí)間單位為1s；</p><p>　　4.秒、分為00----59 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)為00----23 二十四進(jìn)

5、制計(jì)數(shù)器；</p><p>　　4、擴(kuò)展功能：實(shí)現(xiàn)校時(shí)、校分、校秒以及整點(diǎn)報(bào)時(shí)。 </p><p><b>　　總體框圖設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　圖１：總體框圖</b></p><p>　　本小組設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘由以下五部分組成：</p><p>　　由CD4

6、013集成芯片構(gòu)成的校時(shí)電路；</p><p>　　由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器和由CD4013集成芯片組成秒脈沖發(fā)射器；</p><p>　　由74LS192集成芯片構(gòu)成的二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器，六十進(jìn)制分、秒計(jì)數(shù)器；</p><p>　　由7448集成芯片構(gòu)成的時(shí)、分、秒譯碼顯示電路；</p><p>　　由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組

7、成整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。</p><p>　　功能模塊設(shè)計(jì)和原理說明</p><p>　　由CD4013集成芯片構(gòu)成的校時(shí)電路</p><p>　　圖2：時(shí)、分校時(shí)電路 圖3：秒清零電路</p><p>　　時(shí)、分校時(shí)電路的工作原理：手動(dòng)校時(shí)，按一次能產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖（01）給輸入端口CPu，使計(jì)數(shù)器的數(shù)字顯示增加1。手動(dòng)校

8、時(shí)時(shí)，連續(xù)按動(dòng)，到了調(diào)節(jié)到需要的時(shí)間為止，這樣能實(shí)現(xiàn)時(shí)、分的校時(shí)。</p><p>　　秒清零電路工作原理：手動(dòng)按一次，秒計(jì)數(shù)器的異步清零端CR=1，實(shí)現(xiàn)了秒清零的目標(biāo)。</p><p>　　特別說明：這里的是可彈回式按鈕，即按一次之后會(huì)自動(dòng)彈回到原來的狀態(tài)。</p><p>　　由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器和由CD4013集成芯片組成的秒脈沖發(fā)射器</p&

9、gt;<p><b>　　圖4：秒脈沖發(fā)射器</b></p><p>　　多諧振蕩器的頻率計(jì)算式為f=1/0.7(Rw +2R)C</p><p>　　多諧振蕩器的頻率設(shè)計(jì)為2Hz，Rw=50KΩ，C=4.7uF</p><p>　　因此，f=1/0.7(Rw +2R)C=1/0.7(50+2*51)* *4.7* =2Hz &

10、lt;/p><p>　　調(diào)節(jié)電位器Rw（約為50kΩ），使多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為2Hz的方波信號(hào)。多諧振蕩器產(chǎn)生的2Hz脈沖信號(hào)經(jīng)過CD4013組成的分頻器，進(jìn)行2分頻，輸出1Hz的秒脈沖作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，脈沖時(shí)間為１ｓ。</p><p>　　由74LS192集成芯片構(gòu)成的二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器，六十進(jìn)制分、秒計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖5：六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器</p

11、><p>　　圖6：六十進(jìn)制分計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖7：二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器</p><p>　　數(shù)字電子鐘的計(jì)數(shù)器由四個(gè)74LS192集成芯片組成，其中分、秒計(jì)數(shù)器都為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)計(jì)數(shù)器為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　74LS192集成芯片說明：</p><p>　　CＰu ---加計(jì)數(shù)脈沖輸入端，

12、上升沿有效；</p><p>　　CO---進(jìn)位輸出信號(hào)，加計(jì)數(shù)時(shí)出現(xiàn)，低點(diǎn)平有效；</p><p>　　CR---異步清零端，高電平有效；</p><p>　　Qi---輸出信號(hào)端；74LS192集成芯片作加計(jì)數(shù)器工作時(shí)，端口Ucc接高電平。</p><p><b>　　計(jì)時(shí)器工作原理：</b></p>

13、<p>　　六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器工作原理：左端74LS192集成芯片的CＰu端口接收秒脈沖發(fā)射器發(fā)出的脈沖信號(hào)時(shí)，Q3Q2Q1Q0從0000開始計(jì)數(shù)，每過一秒，計(jì)數(shù)增加量為1；當(dāng)Q3Q2Q1Q0達(dá)到1001狀態(tài)時(shí)，在下一個(gè)脈沖到來時(shí)，Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)瞬間變成0000，與此同時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)從CO端輸出，從右端74LS192集成芯片的Cpu輸入此進(jìn)位信號(hào)，Q７Q６Q５Q４從0000開始計(jì)數(shù)；當(dāng)　　　　Q７Q６Q５Q４達(dá)到0110

14、時(shí)，此時(shí)Q６Q５的狀態(tài)為1１，通過與門電路給分計(jì)數(shù)器提供脈沖信號(hào)（01），使分脈沖計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；在給分計(jì)數(shù)器提供脈沖信號(hào)的同時(shí)，異步清零端CR=1，使　　　Q７Q６Q５Q４的狀態(tài)瞬間回到0000狀態(tài)，重新進(jìn)入下一輪的計(jì)數(shù)。以上過程分析實(shí)現(xiàn)了六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器的功能。</p><p>　　六十進(jìn)制分計(jì)數(shù)器工作原理與秒計(jì)數(shù)器的工作原理相同，左端74LS192集成芯片的CＰu端口接收秒計(jì)數(shù)器提供的脈沖信號(hào)時(shí)，Q3Q2Q

15、1Q0從0000開始計(jì)數(shù)，至Q７Q６Q５Q４達(dá)到0110時(shí)，分計(jì)數(shù)器給時(shí)計(jì)數(shù)器提供脈沖信號(hào)，使時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，同時(shí)分計(jì)數(shù)器又返回到最初狀態(tài)。</p><p>　　二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器工作原理：左端74LS192集成芯片的CPu端口接收分計(jì)數(shù)器提供的脈沖信號(hào)時(shí)，Q3Q2Q1Q0從0000開始計(jì)數(shù)，當(dāng)Q3Q2Q1Q0達(dá)到1001狀態(tài)時(shí)，在下一個(gè)脈沖到來時(shí)，Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)瞬間變成0000，與此同時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)從

16、CO端輸出，從右端74LS192集成芯片的CPu輸入此進(jìn)位信號(hào)，Q７Q６Q５Q４從0000開始計(jì)數(shù)；當(dāng)Q７Q６Q５Q４ Q3Q2Q1Q0達(dá)到00100100時(shí)，　Q5Q2的狀態(tài)11，通過與門電路使異步清零端CR=1，　　　　　　Q７Q６Q５Q４ Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)重新回到00000000，此時(shí)分、秒計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)Ｑ也都為０，整個(gè)計(jì)數(shù)器電路又開始進(jìn)入下一輪的計(jì)數(shù)。</p><p>　　由7448集成芯片構(gòu)成的

17、時(shí)、分、秒譯碼顯示電路</p><p><b>　　圖8：譯碼顯示器</b></p><p>　　7448七段顯示譯碼器功能說明：</p><p>　?。ǎ保?448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。 7448的功能表如表４―３所示。</p><p>　　（２）如圖６所示，ＬＴ＝ＲＢＩ＝１，符合功能表中

18、正常顯示的條件，計(jì)數(shù)器輸出給顯示譯碼器ＤＣＢＡ的狀態(tài)從　　　　　　　　?。埃埃埃啊保埃埃?，時(shí)顯示譯碼器中顯示的數(shù)字從　　?。埃啊玻常?，秒顯示譯碼器中顯示的數(shù)字從００～５９。</p><p><b>　　表４―３</b></p><p>　　5、由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</p><p><b>　　圖9：整

19、點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</b></p><p>　　整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路工作原理：分計(jì)數(shù)器給時(shí)計(jì)數(shù)器提供進(jìn)位信號(hào)的同時(shí)，給由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的＂2＂端提供一個(gè)低電平，使得V2＜Ｖｃｃ／３，輸出端＂３＂電位為高電平，因此音響系統(tǒng)工作，實(shí)現(xiàn)了整點(diǎn)報(bào)時(shí)．</p><p>　　通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器調(diào)節(jié)報(bào)時(shí)聲響的持續(xù)時(shí)間T，其最長(zhǎng)時(shí)間</p><p>　?。裕恚幔剑?１Ｒ

20、ｗｍａｘＣ＝１.１＊１００＊ *4.7* =０．５ｓ</p><p><b>　　總電路圖程序說明</b></p><p><b>　　圖１０：總電路</b></p><p>　　通過校時(shí)電路（圖2、圖3）校時(shí)后－電路正常工作，秒脈沖發(fā)射器（圖４）發(fā)送脈沖信號(hào)－秒計(jì)數(shù)器（圖５）接收脈沖信號(hào)開始計(jì)數(shù)－分計(jì)數(shù)器（圖6）、時(shí)計(jì)數(shù)

21、器（圖7）按照一定的計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)－各計(jì)數(shù)器的輸出向譯碼顯示器（圖8）提供譯碼信號(hào)，使時(shí)間數(shù)字顯示出來－分計(jì)數(shù)器（圖6）給時(shí)計(jì)數(shù)器 （圖7）提供進(jìn)位信號(hào)時(shí)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路（圖9）工作，實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)。</p><p>　　六． 本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議</p><p>　　在電源輸入端增加橋式整流降壓電路如圖11所示，把220V交流電轉(zhuǎn)化成5V的直流電(如圖12)，使數(shù)字電子鐘能直接接入220V交流線路中

22、。</p><p>　　圖11：降壓整流濾波電路</p><p>　　圖12：降壓整流濾波后的電壓</p><p>　　七. 總結(jié)（感想和心得等）</p><p>　　通過這一個(gè)星期時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，把課堂知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐之中，鍛煉了我們的實(shí)踐技能，培養(yǎng)了我們學(xué)以致用的能力，在一定程度上鞏固我們所學(xué)知識(shí)。</p><p>

23、;　　經(jīng)過設(shè)計(jì)的過程，把本學(xué)期獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)和通過查找資料得到的知識(shí)結(jié)合起來形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字系統(tǒng)，使我們獨(dú)立思考與自主學(xué)習(xí)的能力得到加強(qiáng)。同時(shí)，與同組成員共同研究課題的過程中，增強(qiáng)了我們分工合作的能力，不知不覺中培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。</p><p>　　在與小組成員共同討論得出電路圖后，后面的原理分析和功能模塊分析完全由自己查找資料進(jìn)行，結(jié)合老師課堂上所講的知識(shí)，特別是555定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的知識(shí)，把數(shù)字電子技術(shù)