電子課課程設(shè)計--數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>　　課題名稱：數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作</p><p>　　日期：2012年6月3日— 2012年6月6日</p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p><b>　　一、設(shè)計目的</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種以數(shù)

2、字顯示秒﹑分﹑時﹑日的計時裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)﹑顯示直觀﹑無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。</p><p>　　因此，我們此次設(shè)計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘.而且通過數(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用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通

3、過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.</p><p><b>　　二、設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計內(nèi)容</b></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&

4、gt;<p>　　時為00~23二十四進(jìn)制計數(shù)器；</p><p>　　周顯示從1~日為七進(jìn)制計數(shù)器；</p><p>　　可手動校正 能分別進(jìn)行秒﹑分﹑時﹑日的校正。只要將開關(guān)置于手動位置，即可分別對秒﹑分﹑時﹑日進(jìn)行手動脈沖輸入的調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。</p><p>　　整點報時 整點報時電路要求在每個整點前鳴叫5次低音（500Hz），整

5、點時再鳴叫一次高音(1000Hz)。</p><p><b>　?。?）設(shè)計要求</b></p><p>　　畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；</p><p><b>　　元器件及參數(shù)選擇；</b></p><p><b>　　電路仿真與調(diào)試。</b></p>&

6、lt;p>　?。?）制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。</p><p>　?。?）編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。</p><p><b>　　三、原理框圖</b></p><p>　　數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間一致

7、，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘的總體圖如下所示。由圖可見，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；校對電路；六十進(jìn)制秒、分計數(shù)器、二十進(jìn)制時計數(shù)器及七十進(jìn)制日計數(shù)器；以及秒、分、時的譯碼顯示部分等。</p><p><b>　　四．單元電路的設(shè)計</b></p>

8、;<p><b>　　1 秒脈沖發(fā)生器</b></p><p>　　秒脈沖發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量，通常由石英晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形﹑分頻獲得1Hz的秒脈沖。石英晶體的主頻為32768Hz，通過15次2分頻后即可獲得1Hz的脈沖，電路圖如下： </p><p>　　20pF74L

9、S74</p><p>　　10 Q　1Hz</p><p>　　CD4060Q14 C1</p><p>　　3—20pF 　　　　　　　　　1D</p><p>　　11 R 　　</p

10、><p>　　32768Hz 22MΩ 12 </p><p><b>　　秒脈沖發(fā)生器 　　</b></p><p><b>　　時間計數(shù)器電路</b></p><p>　　由6個74LS90 計數(shù)器組成時分秒的計數(shù)電路，74LS90 是4位二進(jìn)制同步加計數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)

11、提供方便。它具有異步清零，同步并行預(yù)置數(shù)，保持和計數(shù)的功能。 </p><p><b>　?。ǎ保┟胗嫈?shù)器 </b></p><p>　　秒的個位計數(shù)單元為10進(jìn)制計數(shù)器，當(dāng)QDQCQBQA變成1010時，通過與非門把它的清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過1011到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復(fù)。秒的十為計數(shù)單元為6進(jìn)制，當(dāng)QDQCQBQA變成0101

12、時，通過與非門把它的清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此就是60進(jìn)制。同時秒十位上的0101時，要把進(jìn)位信號傳輸給“分”個位的計數(shù)單元。 </p><p><b>　　（2）分計數(shù)器 </b></p><p>　　分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進(jìn)位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元。 </p&

13、gt;<p><b>　?。?）時計數(shù)器 </b></p><p>　　當(dāng)“時”十位的QDQCＱBＱA為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進(jìn)制計數(shù)器，當(dāng)他的QDQCQBQA到1010時，通過與非門使得個位74LS90上的清零端為0，則計數(shù)器的輸出直接置零，從0000有開始。當(dāng)十位的QDQCQBQA為0010時，通過與非門使得該74LS90的清零端為0，“時”的十位有

14、重新從0000開始，此時的個位計數(shù)單元變成4進(jìn)制，即當(dāng)個位計數(shù)單元的QDQCQBQA為0100時，就要又從0000開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了“時”24進(jìn)制的計數(shù)</p><p>　　( 4 ) 日計數(shù)器</p><p>　　日計數(shù)器由兩個74LS74，四個TTL 和一個 74LS20 構(gòu)成，實現(xiàn)了七定制的功能。每個74LS74控制一個輸入，即控制QDQCQBQA中的一個。當(dāng)從0000到011

15、1 時，顯示是按照74LS74集成們電路的邏輯功能來實現(xiàn)的，當(dāng)為0111的時候，QCQBQA各為1 1 1 ，他們?nèi)齻€通過74LS74 與非門輸出為0 。再與QD 所控的0 通過 TTL集成門電路輸出了0 ，如此循環(huán)，使得四個TTL 輸出都為 0000。即使得輸出變?yōu)榱恕爸昧恪睜顟B(tài)。從而實現(xiàn)了七禁止循環(huán)。如下圖所示：</p><p>　　3　數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路 </p><p>　

16、　譯碼顯示采用共陽極LED八段數(shù)碼管和譯碼器74SL247組成。</p><p><b>　　4.整點報時電路 </b></p><p>　　電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在59分54秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。 </p><p>　　當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，

17、分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的QC和QA 、個位的QD和QA及秒計數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。 </p><p>　　報時電路由74LS08高音和74LS04低音通過74LS32來構(gòu)成。 </p><p><b>　　5.鳴叫電路</b></p><p>　　如下圖所示，鳴叫電路由高﹑低兩種頻率信號通過或驅(qū)動一個

18、三極管，帶動喇叭鳴叫。1kHz和500Hz從晶振分頻器近似獲得。CD4060分頻器的輸出端Q5的輸出頻率為1024Hz，Q6為512Hz。</p><p><b>　　整點報時電路</b></p><p><b>　　五、元器件 　</b></p><p>　　1．四連面包板1塊 </p><p>

19、<b>　　2．鑷子1把 </b></p><p><b>　　3．剪刀1把 </b></p><p>　　4．共陽八段數(shù)碼管7個 </p><p><b>　　5．硬導(dǎo)線若干 </b></p><p>　　6．74LS90 集成塊6塊 </p><p>

20、;　　7．CD4060集成塊1塊 </p><p>　　8．74LS247集成塊7塊 </p><p>　　9．74LS20 集成塊2塊 </p><p>　　10．74LS00 集成塊1塊 </p><p>　　11．74LS08集成塊2塊 </p><p>　　12．74LS32 集成塊 1塊</p>

21、<p>　　13．74LS04 集成塊 1塊</p><p>　　14 74LS74 集成塊 4塊 </p><p>　　15．32.768k時鐘晶體1個 </p><p>　　16．22pF和20pF可調(diào)電容各一個</p><p>　　17．三極管8050一個</p><p>　　18．300Ω7個

22、 22MΩ一個 1KΩ一個 </p><p><b>　　六、總體電路圖</b></p><p><b>　?。ㄒ娛掷L電路圖紙）</b></p><p>　　七.實驗過程中遇到的問題及解決方法</p><p>　　在連接電路圖的時候常常發(fā)現(xiàn)越到后面連線越來越困難，而且用線量也會增多，給我們帶來

23、很大的麻煩。所以連接一小塊后我們立即停下來，對整體進(jìn)行布局，元件之間按遠(yuǎn)近親疏排好位，充分利用好面包板，連線時盡可能選擇最近路線，拐彎時盡量成直角，這樣不僅節(jié)約導(dǎo)線，還便于檢查線路與修改線路。</p><p>　　在調(diào)試周顯示電路時，接入脈沖發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管并不是七進(jìn)制，對照參考圖檢查條條線路，原來是Q4那端的1D未接地，調(diào)整后，顯示正常。</p><p><b>　　八.心得體會&l

24、t;/b></p><p>　　通過這次數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作，使我受益匪淺。我不僅僅了解了數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作過程，而且還明白了凡事都得循序漸進(jìn)，切忌焦躁，多些耐心與細(xì)心，我們才能把事情做好。數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作脫離課本卻源于課本，它將理論的知識以現(xiàn)實的感官表現(xiàn)出來，增添了許多樂趣。為我們打開一道敞亮的大門。理論存在于思想，實踐通過現(xiàn)實表現(xiàn)出來，這過程不可能一帆風(fēng)順，因為多種因素會影響我們的判斷與選擇

25、，最后得到的結(jié)果可能與我們所想象的大相徑庭。但是我們一旦打通通往成功的隧道，那種快樂將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們直接從課本上所獲取的。在實踐中我們發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題，解決完問題再提出新的構(gòu)思并付諸行動。打好理論的基石，勇于去拼搏和挑戰(zhàn)，在實踐中汲取養(yǎng)料，不斷完善自身，多些耐心與細(xì)心，再培養(yǎng)一顆恒心，還有什么困難可以難住我們呢？</p><p>　　九．參考資料及文獻(xiàn) </p><p><b>