數(shù)電數(shù)字時鐘課程設(shè)計-- 數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計

1、<p><b>　　數(shù)字電子技術(shù)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　姓名: </b></p><p><b>　　班級： </b></p><p><b>　　學(xué)號： </b

2、></p><p>　　數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計</p><p><b>　　簡述</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時、日的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確，顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直恚蟮杰囌?、碼頭、機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。</

3、p><p>　　數(shù)字電子鐘的電路組成方框圖如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 數(shù)字電子鐘框圖</p><p>　　由圖1.1可見，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時電路；六十進(jìn)制秒、分計數(shù)器，二十四進(jìn)制（或十二進(jìn)制）計時計數(shù)器；秒、分、時的譯碼顯示部分等。</p><p><b>　

4、　二、設(shè)計任務(wù)和要求</b></p><p>　　用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示日、時、分、秒的數(shù)字電子鐘，要求如下：</p><p>　　由晶振電路產(chǎn)生1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒信號。</p><p>　　秒、分為00～59六十進(jìn)制計數(shù)器。</p><p>　　3. 時為00～23二十四進(jìn)制計數(shù)器。</p><p>

5、;　　4. 周顯示從1～日為七進(jìn)制計數(shù)器。</p><p>　　5. 可手動校時：能分別進(jìn)行秒、分、時、日的校時。只要將開關(guān)置于手動位置，可分別對秒、分、時、日進(jìn)行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。</p><p>　　6. 整點報時。整點報時電路要求在每個整點前嗚叫五次低音（500Hz），整點時再嗚叫一次高音（1000Hz）。</p><p><b>

6、;　　三、可選用器材</b></p><p><b>　　1. 通用實驗底板</b></p><p><b>　　2. 直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　3. 集成電路：CD4060、74LS74、74LS161、74LS248及門電路</p><p>　　4. 晶振：32768

7、 Hz</p><p>　　5. 電容：100μF/16V、22pF、3～22pF之間</p><p>　　6. 電阻：200Ω、10KΩ、22MΩ</p><p>　　7. 電位器：2.2KΩ或4.7KΩ</p><p>　　8. 數(shù)顯：共陰顯示器LC5011-11</p><p>　　9. 開關(guān)：單次按鍵</

8、p><p>　　10. 三極管：8050</p><p>　　11. 喇叭：1 W /4，8Ω</p><p><b>　　四、設(shè)計方案提示</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)和要求，對照數(shù)字電子鐘的框圖，可以分以下幾部分進(jìn)行模塊化設(shè)計。</p><p><b>　　秒脈沖發(fā)生器<

9、;/b></p><p>　　脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如晶振為32768 Hz，通過15次二分頻后可獲得1Hz的脈沖輸出，電路圖如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 秒脈沖發(fā)生器</p><p><b>　　計數(shù)譯碼顯示</b>

10、;</p><p>　　秒、分、時、日分別為60、60、24、7進(jìn)制計數(shù)器、秒、分均為60進(jìn)制，即顯示00～59，它們的個位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。時為二十四進(jìn)制計數(shù)器，顯示為00～23，個位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計到2，而個位計到4時清零，就為二十四進(jìn)制了。</p><p>　　周為七進(jìn)制數(shù)，按人們一般的概念一周的顯示日期“日、1、2、3、4、5、6”，所以我們設(shè)計這個七

11、進(jìn)制計數(shù)器，應(yīng)根據(jù)譯碼顯示器的狀態(tài)表來進(jìn)行，如表1.1所示。</p><p>　　按表1.1狀態(tài)表不難設(shè)計出“日”計數(shù)器的電路（日用數(shù)字8代替）。</p><p>　　所有計數(shù)器的譯碼顯示均采用BCD—七段譯碼器，顯示器采用共陰或共陽的顯示器。</p><p><b>　　表1.1 狀態(tài)表</b></p><p><

12、;b>　　校時電路</b></p><p>　　在剛剛開機接通電源時，由于日、時、分、秒為任意值，所以，需要進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　置開關(guān)在手動位置，分別對時、分、秒、日進(jìn)行單獨計數(shù)，計數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。</p><p><b>　　整點報時電路</b></p><p>　　當(dāng)時計

13、數(shù)器在每次計到整點前六秒時，需要報時，這可用譯碼電路來解決。即</p><p>　　當(dāng)分為59時，則秒在計數(shù)計到54時，輸出一延時高電平去打開低音與門，使報時聲按500Hz頻率嗚叫5聲，直至秒計數(shù)器計到58時，結(jié)束這高電平脈沖；當(dāng)秒計數(shù)到59時，則去驅(qū)動高音1KHz頻率輸出而鳴叫1聲。</p><p><b>　　五、參考電路</b></p><p

14、>　　數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖如圖1.3所示。</p><p>　　圖1.3 數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖</p><p>　　六、參考電路簡要說明</p><p><b>　　1. 秒脈沖電路</b></p><p>　　由晶振32768Hz經(jīng)14分頻器分頻為2Hz，再經(jīng)一次分頻，即得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，供時鐘計數(shù)器用

15、。</p><p>　　2. 單次脈沖、連續(xù)脈沖</p><p>　　這主要是供手動校時用。若開關(guān)K1打在單次端，要調(diào)整日、時、分、秒即可按單次脈沖進(jìn)行校正。如K1在單次，K2在手動，則此時按動單次脈沖鍵，使周計數(shù)器從星期1到星期日計數(shù)。若開關(guān)K1處于連續(xù)端，則校正時，不需要按動單次脈沖，即可進(jìn)行校正。單次、連續(xù)脈沖均由門電路構(gòu)成。</p><p>　　3. 秒、分

16、、時、日計數(shù)器</p><p>　　這一部分電路均使用中規(guī)模集成電路74LS161實現(xiàn)秒、分、時的計數(shù)，其中秒、分為六十進(jìn)制，時為二十四進(jìn)制。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)秒、分兩組計數(shù)器完全相同。當(dāng)計數(shù)到59時，再來一個脈沖變成00，然后再重新開始計數(shù)。圖中利用“異步清零”反饋到/CR端，而實現(xiàn)個位十進(jìn)制，十位六進(jìn)制的功能。</p><p>　　時計數(shù)器為二十四進(jìn)制，當(dāng)開始計數(shù)時，個位按十進(jìn)制計數(shù)，當(dāng)

17、計到23時，這時再來一個脈沖，應(yīng)該回到“零”。所以，這里必須使個位既能完成十進(jìn)制計數(shù)，又能在高低位滿足“23”這一數(shù)字后，時計數(shù)器清零，圖中采用了十位的“2”和個位的“4”相與非后再清零。</p><p>　　對于日計數(shù)器電路，它是由四個D觸發(fā)器組成的（也可以用JK觸發(fā)器），其邏輯功能滿足了表1，即當(dāng)計數(shù)器計到6后，再來一個脈沖，用7的瞬態(tài)將Q4、Q3、Q2、Q1置數(shù)，即為“1000”，從而顯示“日”（8）。&l

18、t;/p><p><b>　　4．譯碼、顯示</b></p><p>　　譯碼、顯示很簡單，采用共陰極LED數(shù)碼管LC5011-11和譯碼器74LS248，當(dāng)然也可用共陽數(shù)碼管和譯碼器。</p><p><b>　　整點報時</b></p><p>　　當(dāng)計數(shù)到整點的前6秒鐘，此時應(yīng)該準(zhǔn)備報時。圖3中，

19、當(dāng)分計到59分時，</p><p>　　將分觸發(fā)器QH置1，而等到秒計數(shù)到54秒時，將秒觸發(fā)器QL置1，然后通過QL與QH相與后再和1s標(biāo)準(zhǔn)秒信號相與而去控制低音喇叭嗚叫，直至59秒時，產(chǎn)生一個復(fù)位信號，使QL清0，停止低音嗚叫，同時59秒信號的反相又和QH相與后去控制高音喇叭嗚叫。當(dāng)計到分、秒從59：59—00：00時，嗚叫結(jié)束，完成整點報時。</p><p><b>　　嗚叫

20、電路</b></p><p>　　嗚叫電路由高、低兩種頻率通過或門去驅(qū)動一個三極管，帶動喇叭嗚叫。1KHz</p><p>　　和500Hz從晶振分頻器近似獲得。如圖中CD4060分頻器的輸出端Q5和Q6。Q5輸出頻率為1024Hz，Q6輸出頻率為512Hz。</p><p><b>　　實驗結(jié)果如下：</b></p>

21、<p><b>　　課程設(shè)計心得體會：</b></p><p>　　在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄。加強了動手能力，更深入的了解了所學(xué)知識的用途。在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知