電子技術(shù)課程設(shè)計報告--數(shù)字鐘設(shè)計

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p><b>　　——數(shù)字鐘設(shè)計</b></p><p>　　學 院：機電與汽車工程學院</p><p>　　專 業(yè)：機械電子工程</p><p>　　班 級：機電子1102班</p><p><b>　　學

2、號：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　2013年6月30日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、摘要…………………

3、……………………………………………2</p><p>　　二、課程設(shè)計要求…………………………………………………2</p><p>　　三、概述………………………………………………………………2</p><p>　　四、單元電路設(shè)計…………………………………………………3</p><p>　　1、計數(shù)電路設(shè)計……………………………………………

4、………3</p><p>　　六十進制電路……………………………………………………4</p><p>　　二十四進制電路…………………………………………………4</p><p>　　2、石英振蕩電路……………………………………………………5</p><p>　　3、分頻電路…………………………………………………………6</p>

5、<p>　　4、校時電路…………………………………………………………7</p><p>　　5、譯碼顯示電路……………………………………………………7</p><p>　　6、時鐘電路（包括校時電路）……………………………………9</p><p>　　7、報時電路…………………………………………………………10</p><p>　　

6、五、總體電路圖…………………………………………………………11</p><p>　　六、系統(tǒng)綜述……………………………………………………………12</p><p>　　七、心得體會……………………………………………………………12</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘在我們?nèi)粘Ｉ钪须S

7、處可見，比如我們手上戴的子表，我們在某些公共場合見到的數(shù)字顯示的鐘，是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機械時鐘相比，它一般具有走時準確﹑顯示直觀﹑無機械傳動裝置等優(yōu)點，所以在我們生活中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本課程設(shè)計是通過數(shù)字電路來構(gòu)成的，包括時序邏輯電路和組合邏輯電路，主要由74LS290（異步二-五-十進制計數(shù)器）芯片、JK觸發(fā)器、與非門、數(shù)碼管等構(gòu)成。</p>&

8、lt;p><b>　　二、課程設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1．設(shè)計指標</b></p><p>　　?（1）時間以24小時為一個周期；</p><p>　?。?）顯示時、分、秒；</p><p>　　?（3）有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間；&

9、lt;/p><p>　　?（4）計時過程具有報時功能，當時間到達整點前5秒進行蜂鳴報時；</p><p>　　?（5）為了保證計時的穩(wěn)定及準確須由晶體振蕩器提供表針時間基準信號。</p><p><b>　　2．設(shè)計要求</b></p><p>　　?（1）畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；</p><

10、;p>　　?（2）元器件及參數(shù)選擇；</p><p>　　?（3）電路仿真與調(diào)試；</p><p><b>　　3．編寫設(shè)計報告 </b></p><p>　　寫出設(shè)計的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。</p><p><b>　　三、概述</b></p><p

11、>　　數(shù)字電路主要數(shù)字電子鐘組成一般由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器及顯示器等幾部分組成。石英振蕩器產(chǎn)生的時標信號送到分頻器，分頻電路將時標信號分成秒脈沖，秒脈沖送入計數(shù)器進行計數(shù)，并把累計結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！懊搿钡娘@示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的六十進制計數(shù)器電路實現(xiàn)，“分“的顯示電路與“秒”相同?！皶r”的顯示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的二十四進制計數(shù)器電路實現(xiàn)。</p><p>　

12、　秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計數(shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出

13、狀態(tài)0進行七段顯示譯碼器譯碼，通過六位七段譯碼顯示器顯示出來。整點報時電路根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對“時”、“分”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。</p><p><b>　　總體結(jié)構(gòu)圖如下：</b></p><p><b>　　四、單元電路設(shè)計</b></p><p>

14、<b>　　1、計數(shù)電路的設(shè)計</b></p><p>　　（1）72LS290異步二-五-十計數(shù)器介紹</p><p>　　1）只輸入計數(shù)脈沖CP0時，由Q0輸出，為二進計數(shù)器</p><p>　　2）只輸入計數(shù)脈沖CP1時，由Q1、Q2、Q3輸出，為五進制計數(shù)器。</p><p>　　3）將Q0端與CP1端連接，輸入

15、計數(shù)脈沖CP0?？傻玫綖?421碼異步十進制計數(shù)器</p><p><b>　　4）功能表如下：</b></p><p>　　（2）六十進制電路設(shè)計</p><p>　　六十進制計數(shù)器由2位組成，個位為十進制，十位為六進制，電路連接如圖所示。個位的最高位Q3連接到十位的CP0端。個位十進制計數(shù)器經(jīng)過是個脈沖循環(huán)一次，每當?shù)谑畟€脈沖來到時，Q3由

16、1變?yōu)?，相當于下降沿，使十位六進制計數(shù)器計數(shù)。個位計數(shù)器經(jīng)過第一次十個脈沖，十位計數(shù)器計數(shù)為0001；經(jīng)過二十個脈沖時，十位計數(shù)器計數(shù)為0010；以此類推，經(jīng)過六十個脈沖時，十位計數(shù)為0110。接著，立即清零，個位和十位計數(shù)器都恢復(fù)為0000，數(shù)碼管不能立即顯示，立即顯示為0，不會顯示60。如此循環(huán)便構(gòu)成了六十進制計數(shù)器。</p><p>　?。?）二十四進制電路設(shè)計</p><p>　

17、　二十四進制計數(shù)器由2位組成，個位為十進制，十位為六進制，電路連接如圖所示。個位的最高位Q3連接到十位的CP0端。個位十進制計數(shù)器經(jīng)過是個脈沖循環(huán)一次，每當?shù)谑畟€脈沖來到時，Q3由1變?yōu)?，相當于下降沿，使十位六進制計數(shù)器計數(shù)。個位計數(shù)器經(jīng)過第一次十個脈沖，十位計數(shù)器計數(shù)為0001；經(jīng)過二十個脈沖時，十位計數(shù)器計數(shù)為0010；以此類推，經(jīng)過二十四個脈沖時，個位計數(shù)為0100十位計數(shù)為0010。接著，再來一個脈沖就立即清零，個位和十位計數(shù)

18、器都恢復(fù)為0000，數(shù)碼管來不及顯示，顯示為0，不會顯示24。如此循環(huán)，便是二十四進制計數(shù)器。</p><p><b>　　2、石英振蕩電路</b></p><p><b>　　3、分頻電路</b></p><p>　　分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號經(jīng)32768（ 2^15）次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器

19、進行計數(shù)。由于每接入一個JK觸發(fā)器，頻率變?yōu)榍耙粋€的1/2,故接入15個JK觸發(fā)器便可以把32768Hz的方波分成1Hz的方波，而校時電路需要2Hz的方波，故經(jīng)過16384（2^14）次分頻后的方波信號變能滿足校時電路的要求。電路圖如下：</p><p><b>　　4、校時電路</b></p><p>　　1）74LS00介紹</p><p>

20、;　　"74LS00"與非門集成塊管腳及功能如下: </p><p><b>　　真值表: </b></p><p><b>　　功能簡介:</b></p><p>　　74LS00是一個由四"與非門"構(gòu)成的集成塊,一個與非門電路中為兩個輸入端和一個輸出端;其特點是有"

21、0"出1,同"1"出0．即輸入為低電平,則輸出顯高電平;輸入全為高電平,則輸出顯低電平．</p><p><b>　?。?）校時電路</b></p><p>　　當數(shù)字電子鐘走時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時電路實現(xiàn)對“時”、“分”的校準。在電路中設(shè)有正常計時和校對位置。對校時電路的要求是，在小時校正中不影響分鐘和秒的正常計數(shù)，在分鐘校正

22、中不影響小時和秒的計數(shù)。主要由與非門構(gòu)成，構(gòu)成“或”的關(guān)系，故接成了如下形式</p><p><b>　　5、譯碼顯示電路 </b></p><p>　　1、共陰極譯碼顯示電路</p><p>　?、?74LS248的功能：</p><p>　　74LS248是4線—七段譯碼/驅(qū)動器，集電極開路輸出，以高電平“1”驅(qū)動，

23、用于共陰極顯示器。74LS248內(nèi)部接有2K 上拉電阻，在連接LED數(shù)碼管時無需外接電阻。其中 端為試燈輸入端，用于檢查七段顯示器各字段是否能正常發(fā)光，當 時，顯示器應(yīng)該顯示出“8”字形，借此判斷各段工作是否正常。 端為滅燈輸入/動態(tài)滅零輸出端，滅燈輸入端 的功能與 恰好相反，在 =0時可以使七段顯示器各字段均熄滅；動態(tài)滅零輸出端 與 公用一個端子，它的作用是使小數(shù)點兩邊的數(shù)字即使是零也顯示出來，以便看到小數(shù)點的位置和檢查無信號輸入時顯

24、示器有無故障。 端為動態(tài)滅零輸入端，它的作用是使顯示器按照人們需要將所顯示的零予以熄滅，而在顯示1……9時則不受影響。正常使用時 =1。</p><p>　　74LS248管腳圖：</p><p><b>　　功能表：</b></p><p><b>　　⑵.原理：</b></p><p>　　共陰

25、極譯碼顯示電路由七段譯碼器/驅(qū)動器74LS248和共陰極七段LED數(shù)碼構(gòu)成。其原理圖見圖。</p><p>　　故連接起來的譯碼電路如下：</p><p>　　6、時鐘電路（包括校時電路）</p><p>　　由于74LS290計數(shù)器是下降沿翻轉(zhuǎn)，故滿六十秒時向前進一，讓分計時故進位接在秒十位的QC上，當秒十位為0100時變?yōu)楦唠娖?，當計滿六十秒時，秒十位清零變?yōu)?

26、000，分個位進位端變?yōu)榈碗娖?，此時分計一次數(shù)，“分”到“時”，也是同樣的進位連接方法。故電路圖如下：</p><p><b>　　7、報時電路</b></p><p>　　報時的要求是在整點前五秒開始計時，故在59分55秒時開始報時，主要通過與非門和具有寄存數(shù)碼特點的JK觸發(fā)器（這里用的是上升沿翻轉(zhuǎn)的）構(gòu)成，當分十位為0101、分個位為1001、秒十位為0101、秒

27、個位為0101時開始報時，故通過與非門接入分十位的Q2、Q0；分個位的Q3、Q0；秒十位的Q2、Q0；秒個位的Q2、Q0；通過多個與非門連接，讓這些輸出數(shù)全為1時，與最后一個與非門才輸出1，讓JK觸發(fā)器置1，此時蜂鳴器響起，當整點時停止報時，接出分個位的全部輸出端，當輸出全為0時最后一個與非門輸出為1時讓JK觸發(fā)器清零，此時JK觸發(fā)器清零，蜂鳴器停止響。其電路圖如下：</p><p><b>　　五、總

28、體電路圖：</b></p><p><b>　　六、系統(tǒng)綜述</b></p><p>　　通過石英振蕩分頻后得到的脈沖，在Multisim里面繪制出電路圖進行仿真所得到的結(jié)果基本滿足課程設(shè)計的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)時分秒的顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)在整點前五秒報時，能夠?qū)崿F(xiàn)校準時鐘，總的來說滿足設(shè)計要求。</p><p><b>　　七、心得

29、體會</b></p><p>　　這次課程設(shè)計是對這學期數(shù)字邏輯課程所學內(nèi)容的一次綜合練習，從中不僅強化了我對教材中知識的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術(shù)方面的知識，和對自己所學專業(yè)的認識。課程設(shè)計更是一個把所學知識應(yīng)用于實踐的過程，它對我動手能力的提高不言而喻。同時我從這次課設(shè)中知道：知識不僅僅是寫在書本上的文字和死板的理論，它更是指導(dǎo)我們實踐的工具。</p><p>