數(shù)電課程設(shè)計(jì)--數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　題目名稱： 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　日 期：

2、 </p><p><b>　　數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作</b></p><p><b>　　一．指標(biāo)要求：</b></p><p>　　1.顯示時(shí)、分、秒。.采用24小時(shí)制。</p><p>　　2.具有校時(shí)功能，可以對(duì)小時(shí)和分單獨(dú)校時(shí)，對(duì)分校時(shí)的時(shí)候，停止分向小時(shí)進(jìn)位。

3、校時(shí)時(shí)鐘源可以手動(dòng)輸入或借用電路中的時(shí)鐘。</p><p>　　3.為了保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，由晶體振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。</p><p><b>　　二．設(shè)計(jì)計(jì)算：</b></p><p><b>　　1．總體方案設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　數(shù)字鐘的構(gòu)成-------總體方案（框圖）

4、</p><p><b>　　數(shù)字鐘組成框圖</b></p><p>　　數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。在其進(jìn)位計(jì)數(shù)的基本功能上，通過設(shè)置添加一個(gè)校時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)分、時(shí)的校正功能。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)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。</p><p><b>　　數(shù)字鐘的結(jié)構(gòu)組成：

5、</b></p><p><b>　　1）晶體振蕩器電路</b></p><p><b>　　2）分頻器電路</b></p><p><b>　　3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元</b></p><p>　　4）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元</p><p><b

6、>　　5）校時(shí)控制電路</b></p><p><b>　　2．單元電路設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　1)時(shí)間計(jì)數(shù)單元</b></p><p>　　秒個(gè)與十位的電路連線圖</p><p>　　計(jì)數(shù)器芯片74161的使能端ENP和ENT接高電平，計(jì)數(shù)器進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。當(dāng)給

7、計(jì)數(shù)器的秒個(gè)位CLK端施加脈沖信號(hào)時(shí)，開始計(jì)數(shù)，輸出端Q0～Q3將結(jié)果輸出給譯碼器。當(dāng)秒個(gè)位輸出結(jié)果是1010時(shí)，一方面將Q3,Q1的高電平通過與門后的結(jié)果1輸送給秒十位的計(jì)數(shù)器CLK端，實(shí)現(xiàn)進(jìn)位，并驅(qū)動(dòng)秒十位計(jì)數(shù)器工作。另一方面Q3,Q1的高電平經(jīng)過與非門的結(jié)果0反饋給秒個(gè)位的MR端，使秒個(gè)位自動(dòng)清零。由此，達(dá)到秒個(gè)位清零，并同時(shí)向十位進(jìn)位的目的。同理于秒十位，當(dāng)其輸出端結(jié)果為0110時(shí)，其Q2,Q1的結(jié)果經(jīng)過與門和與非門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清零

8、及向分個(gè)位進(jìn)位。此時(shí)數(shù)碼顯示器的秒個(gè)位的數(shù)字從0變化到9，十進(jìn)制狀態(tài)；秒十位在個(gè)位的進(jìn)位下從0變化到5，六進(jìn)制狀態(tài)。</p><p>　　同理于分個(gè)位與分十位。</p><p>　　時(shí)個(gè)位與十位的電路連線圖</p><p>　　時(shí)個(gè)位是十進(jìn)制，而十位是三進(jìn)制，所以當(dāng)個(gè)位161的輸出端結(jié)果分別是1010，個(gè)位向十位進(jìn)位，同時(shí)十位為0010，個(gè)位為0100時(shí)，十位的Q1

9、端和個(gè)位的Q2端經(jīng)過與門、非門，結(jié)果輸給十位的MR而清零，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的功能。</p><p>　　2）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元</p><p><b>　　譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示器</b></p><p>　　在LT=RBI=1的條件下，及使能輸入BI/BRO=1時(shí)，鎖存器不工作，譯碼器的輸出隨</p><p>　　輸入碼的變化而變

10、化。而七段數(shù)字顯示器共陰極，輸入高電平有效，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)</p><p><b>　　亮。</b></p><p>　　3）校時(shí)控制電路單元</p><p>　　校時(shí)控制電路（時(shí)部分）——圖右下部分</p><p>　　該校時(shí)控制電路能實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)部分的校時(shí)工作，當(dāng)按BUTTON時(shí)，相當(dāng)于人為的給計(jì)數(shù)器脈沖信號(hào)。其中或門

11、的作用較為關(guān)鍵，無論是否有校時(shí)，都不影響分對(duì)時(shí)的進(jìn)位。</p><p>　　4）石英晶體振蕩電路</p><p><b>　　石英晶體振蕩電路</b></p><p>　　振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確的決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)數(shù)精度越高。常取晶振的頻率為327

12、68HZ，因其內(nèi)部有15集2分頻集成電路，所以輸出端正好可得到1HZ的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。</p><p><b>　　5）分頻器電路</b></p><p>　　分頻器的功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，其已含于晶振內(nèi)部，故略。</p><p><b>　　3.總體電路圖</b></p><p><b&g

13、t;　　總體電路，</b></p><p>　　此電路由芯片數(shù)碼顯示器7SEG、譯碼器74LS48，計(jì)數(shù)器74161（依次從上而下），兩個(gè)校正電路（分別能單獨(dú)地對(duì)分和時(shí)校時(shí)），一個(gè)石英晶體振蕩電路（產(chǎn)生1HZ信號(hào)），4個(gè)與非門，7個(gè)與門，3個(gè)非門，3個(gè)或門。</p><p><b>　　三．安裝調(diào)試</b></p><p><

14、b>　　1）仿真</b></p><p>　　環(huán)境：Protues軟件</p><p>　　學(xué)習(xí)使用Protues軟件，學(xué)會(huì)從該軟件上找到所需的芯片及元器件，由秒向時(shí)部分依次進(jìn)行設(shè)計(jì)并逐步仿真，從而發(fā)現(xiàn)問題能及時(shí)解決。</p><p><b>　　2） 調(diào)試及制作</b></p><p>　　將仿真后得

15、到的結(jié)果通過實(shí)物表現(xiàn)出來，按照原理圖進(jìn)行實(shí)物連接，連接過程當(dāng)中逐步調(diào)試，以確保作品存在的問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并得到解決。</p><p><b>　　四．總結(jié)：</b></p><p>　　1）設(shè)計(jì)及制作過程中遇到的問題</p><p>　　在仿真過程中，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)分和時(shí)進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)出現(xiàn)問題，當(dāng)按動(dòng)任何一個(gè)BUTTON按鈕 </p>

16、<p>　　時(shí)，分和時(shí)同時(shí)改變，無法單獨(dú)校正。</p><p>　　制作上，出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象導(dǎo)致數(shù)碼顯示器顯示出錯(cuò)或不顯示，甚至在進(jìn)位上不能實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　解決問題的方法</b></p><p>　　不能單獨(dú)校時(shí)，是因?yàn)閮煽刂齐娐返陌粹o并接與同一個(gè)電源，而是兩者相當(dāng)于同一高電平，所以當(dāng)按按鈕時(shí)會(huì)同時(shí)變化，則通過電源V

17、CC串加電阻，使兩者出于不同的電位，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制。</p><p>　　當(dāng)數(shù)碼器不能工作時(shí)，可能是由虛焊而引起，可以通過使用萬用表檢查是哪部分有問題。萬用表在電阻檔，若顯示無窮，則是虛焊引起，由此重新焊烙導(dǎo)線可以得以改善。</p><p><b>　　2）心得體會(huì)</b></p><p>　　在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，我更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)

18、構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。尤其在焊接的過程中，對(duì)于各芯片的管腳要更為注意，倘若一個(gè)管腳接錯(cuò)，將導(dǎo)致其分單元不能工作，甚至整體都不能工作。對(duì)于數(shù)字鐘是如何工作的原理要搞清楚，了解各部分是幾進(jìn)制狀態(tài)，否則在其秒，分依次向高位進(jìn)位時(shí)容易出錯(cuò)。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。</p><p>　　還有在焊接時(shí)，需要細(xì)心加耐心，要有毅力，否則一事無成。&l

19、t;/p><p>　　3）對(duì)該設(shè)計(jì)的建議 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?？偟膩碚f，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。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1.彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) .北京：高等教育出版社

20、，2004.2 </p><p>　　2.康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)－數(shù)字部分( 第五版). 北京：高等教育出版社，2006.1</p><p><b>　　元件清單：</b></p><p>　　6個(gè)數(shù)碼顯示器7SEG</p><p>　　6個(gè)譯碼器74LS247</p><p>　　6個(gè)計(jì)數(shù)器74

21、161</p><p><b>　　4個(gè)與非門</b></p><p><b>　　7個(gè)與門</b></p><p><b>　　3個(gè)非門</b></p><p><b>　　3個(gè)或門</b></p><p><b>