數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)---數(shù)字鐘

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　中文摘要……………..…………………………………………..……….….………………...Ⅰ</p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述2</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)題目2</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)要求2</p><p>

2、　　1.2.1 設(shè)計(jì)目的2</p><p>　　1.2.2 基本要求2</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)思路2</b></p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)方框圖2</b></p><p><b>　　4 原理圖設(shè)計(jì)3</b></p><p&g

3、t;　　4.1 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路3</p><p>　　4.1.1 原理圖4</p><p>　　4.1.2波形圖4</p><p>　　4.1.3參數(shù)計(jì)算5</p><p>　　4.2 譯碼和顯示電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.2.1譯碼器6</p><p>　　4.2.2數(shù)碼

4、管6</p><p>　　4.2.3 譯碼器與數(shù)碼管連接原理圖6</p><p>　　4.3秒電路和分電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.4 時(shí)電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.5星期電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路9</p><p>　　5 工作過程分析10

5、</p><p>　　6 元器件清單11</p><p>　　7 課程設(shè)計(jì)總結(jié)12</p><p><b>　　8 致 謝13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　附 錄15</b></p

6、><p>　　A1 邏輯電路圖15</p><p>　　A2 印刷電路板圖15</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)題目 </p><p><b>　　數(shù)字鐘</b></p><p><b>

7、;　　1.2 設(shè)計(jì)要求 </b></p><p>　　能顯示時(shí)間，秒、分、時(shí)，和星期的顯示。并帶有整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。</p><p>　　1.2.1 設(shè)計(jì)目的</p><p>　?。?）掌握數(shù)字鐘的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法；</p><p>　?。?）熟悉集成電路的使用方法。</p><p>　　1.2.2 基本要

8、求</p><p>　?。?）能進(jìn)行秒、分、小時(shí)計(jì)時(shí)，有獨(dú)立的時(shí)間顯示電路；</p><p>　?。?）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。</p><p><b>　　（3）顯示星期。</b></p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1

9、Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼顯示器等幾部分組成。采用振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，作為數(shù)字時(shí)鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，要求振蕩頻率為1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。再由分頻器分成秒時(shí)間脈沖，秒信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)的結(jié)果以“周”、“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。“秒”的顯示由兩級計(jì)數(shù)器74LS160和譯碼器7448組成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)；“分”的顯示電路與“秒”相同，“時(shí)”的顯示由兩級計(jì)數(shù)器74LS16

10、0和譯碼器7448組成的二十四進(jìn)制電路來實(shí)現(xiàn)，“周”的顯示電路由計(jì)數(shù)器74LS160和譯碼器7448組成的七進(jìn)制電路實(shí)現(xiàn)，所有計(jì)時(shí)結(jié)果由7位數(shù)碼管顯示。并帶有整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路,使用蜂鳴器發(fā)生達(dá)到報(bào)時(shí)效果。</p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)方框圖</b></p><p>　　數(shù)字計(jì)時(shí)器一般是由振蕩器，分頻器，計(jì)數(shù)器，譯碼器，顯示器，等幾個(gè)部分組成。其中振蕩器和分頻器組成

11、標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)發(fā)生器，由不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計(jì)時(shí)系統(tǒng)。</p><p>　　秒信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，把累計(jì)的結(jié)果以‘星期’，‘時(shí)’，‘分’，‘秒’的數(shù)字顯示出來?！瞧凇@示由七進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成，‘時(shí)’顯示由二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成，‘分’，‘秒’顯示分別由六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成。其原理框圖如下圖3.1</p><p><b>

12、　　圖3.1</b></p><p><b>　　4 原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路</p><p>　　多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。“多諧”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間

13、自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。要求精確的時(shí)鐘源是通過555定時(shí)器（LM555CN）實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要R1，R2和電容，并接+5V的直流電源。</p><p>　　因?yàn)檫x擇了頻率為1000HZ的振蕩器以提高計(jì)時(shí)器的精度而74LS160計(jì)數(shù)器所需要的是1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，這時(shí)就需要用分頻器對振蕩器的固有頻率進(jìn)行分頻。選用中規(guī)模計(jì)數(shù)器74LS160就可以完成上述功能

14、。</p><p><b>　　4.1.1 原理圖</b></p><p>　　圖4.1為數(shù)字鐘震蕩與分頻相連接</p><p><b>　　圖 4.1</b></p><p><b>　　4.1.2波形圖</b></p><p>　　第一分頻器后波形圖

15、4.2：</p><p><b>　　圖4.2</b></p><p>　　接第二分頻器后波形圖4.3：</p><p><b>　　圖4.3</b></p><p>　　接第三分頻器后波形圖4.4：</p><p><b>　　圖4.4</b><

16、/p><p><b>　　4.1.3參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　振蕩周期：T=0.7(R1+2R2)C</p><p>　　T=0.7(400+2*500)*0.000001=1020HZ</p><p>　　經(jīng)過三個(gè)分頻器變成1.02HZ </p><p>　　4.2 譯碼和顯示電路設(shè)計(jì)

17、</p><p><b>　　4.2.1譯碼器</b></p><p>　　要將“秒”、“分”、“時(shí)”、“周”的狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號(hào)，就需要將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)經(jīng)譯碼器進(jìn)行譯碼，并通過顯示器將其顯示出來。譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。</p><p><b&

18、gt;　　4.2.2數(shù)碼管</b></p><p>　　數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為LED數(shù)碼管。計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用74LS48作為顯示譯碼電路，選用LED七段數(shù)碼管作為顯示單元電路。分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃

19、組成。而LED數(shù)碼顯示器是最常見的。通常有紅、綠、黃等顏色。</p><p>　　4.2.3 譯碼器與數(shù)碼管連接原理圖</p><p><b>　　如圖4.5</b></p><p><b>　　圖4.5</b></p><p>　　4.3秒電路和分電路設(shè)計(jì)</p><p>

20、　　“秒”計(jì)數(shù)器電路與“分”計(jì)數(shù)器電路都是六十進(jìn)制，它由一級十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級六進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接構(gòu)成，如圖所示，是采用兩片中規(guī)模集成電路74LS160D串接起來構(gòu)成的“秒”，“分”計(jì)數(shù)器。原理如圖4.6</p><p><b>　　圖4.6</b></p><p><b>　　4.4 時(shí)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　

21、圖4.7是24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)計(jì)數(shù)器是由兩74LS160計(jì)數(shù)器串連組成的。當(dāng)時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)輸入端進(jìn)來第十個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，自動(dòng)清零，進(jìn)位端RCO向十位計(jì)數(shù)器輸入端輸入進(jìn)位信號(hào)，當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器已計(jì)數(shù)到23時(shí)，若再來一個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)脈沖，則要求個(gè)位和十位全部置“0”。</p><p><b>　　圖4.7</b></p><p><b>　　4.5星期電路設(shè)計(jì)</b>

22、</p><p>　　星期電路時(shí)由一片74LS160D組成的，由時(shí)電路進(jìn)位信號(hào)輸入，使得星期電路開始工作，從1到日循環(huán)顯示，但是日沒有顯示出來，我的電路只能顯示1到7。下圖是原理圖4.8</p><p><b>　　圖4.8</b></p><p>　　4.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</p><p>　　數(shù)字鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)也是基本的擴(kuò)

23、展功能之一。在本設(shè)計(jì)電中路采用離整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分51秒到59分59秒期間時(shí)，使得蜂鳴器發(fā)出響聲，從而達(dá)到整點(diǎn)報(bào)時(shí)的效果。如圖4.9</p><p><b>　　圖4.9</b></p><p><b>　　5 工作過程分析</b></p><p>　　本次我設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了對秒、分、

24、時(shí)、星期數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)功能,并具整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能.</p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路由信號(hào)發(fā)生模塊、計(jì)數(shù)模塊、鐘點(diǎn)譯碼顯示電路模塊、整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊、等幾部分組成。首先由振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，然后經(jīng)過分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖（振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率為1000Hz，用3片74LS160D進(jìn)行分頻后可得到1Hz的秒脈沖信號(hào)）。秒計(jì)數(shù)器在計(jì)滿60個(gè)CP（即60秒）后，其60進(jìn)位輸出作為分計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘

25、，向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，使分計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；同樣，分計(jì)數(shù)器滿60個(gè)CP(即60分)后，其60進(jìn)位輸出再作為時(shí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘，向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，使時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器滿24時(shí)分別把進(jìn)位信號(hào)輸入到星期計(jì)數(shù)器。譯碼顯示電路將計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼顯示器進(jìn)行譯碼，并通過七位LED七段顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)是在離整點(diǎn)差9秒時(shí),通過蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴，達(dá)到預(yù)期效果。</p><p><b>　　6 元器件清單<

26、/b></p><p><b>　　實(shí)際元件表6.1</b></p><p><b>　　虛擬元件表6.2</b></p><p>　　7 課程設(shè)計(jì)總結(jié) </p><p>　　通過這次對數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了電路設(shè)計(jì)的基本步驟，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字時(shí)鐘的原理

27、與設(shè)計(jì)理念，對Mulsitim 10.0仿真軟件也有了一定的了解與運(yùn)用。</p><p>　　本次設(shè)計(jì),讓我更進(jìn)一步的了解到數(shù)字鐘的工作原理以及它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程中遇到了許多問題并且通過不斷的努力去解決這些問題。在解決設(shè)計(jì)問題的同時(shí)自己也在其中有所收獲。在這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多我們教科書以外的更多東西。通過網(wǎng)上，圖書館的資料，也自學(xué)了一些新的芯片的有關(guān)知識(shí)，使我們了解了這些芯片的引腳功能及使用方法。&l

28、t;/p><p>　　由于自己水平有限，在本設(shè)計(jì)中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是相同的，對自己的能力也得到了鍛煉，認(rèn)識(shí)更加深入了。使我對已學(xué)過的電路、模電、數(shù)電等電子技術(shù)的知識(shí)有了更深一步的了解，讓我更加深刻地了解和認(rèn)識(shí)到了自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，鍛煉和培養(yǎng)了自己利用已學(xué)知識(shí)來分析和解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　同時(shí)，我意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)的力量是多么的大。自己困惑了許久的問題可能被同

29、學(xué)一語點(diǎn)破，大家相互討論，設(shè)計(jì)，再討論，表達(dá)自己不同的觀念。在整個(gè)過程中自己也得到了快樂，看見自己把上課所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際生活聯(lián)系起來，一種小小的成就感也油然而生。</p><p><b>　　8 致 謝</b></p><p>　　首先要感謝曲老師的指導(dǎo)，幫助了我們解決了一些問題，比如我的這個(gè)數(shù)字鐘，沒有加分頻電路輸出的脈沖時(shí)，星期、時(shí)、分、秒的進(jìn)制都好使，都有示數(shù)，

30、然后加上以后，半小時(shí)才走兩個(gè)數(shù)，老師說這不是電路的錯(cuò)誤，而是和電腦CPU運(yùn)行速度有關(guān)，讓我從迷霧中走了出來，曲老師幫助同學(xué)解決了一個(gè)又一個(gè)的問題，真的謝謝曲老師。</p><p>　　其次是要謝謝我的同學(xué)，大家一起研究，互相解決問題，從研究中葉學(xué)習(xí)到了許多，因?yàn)榇蠹矣玫亩疾皇且粯拥男酒?，所以就要去思考那個(gè)芯片的功能，各個(gè)引腳的功能，知道功能才知道怎樣去級聯(lián)，在大家的互相幫助下，終于完成了我們的數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)。&

31、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 郝波.電子技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)字電子技術(shù).西安：西安電子科技大學(xué)大學(xué)出版社，1997</p><p>　　[2] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).高等教育出版社，2002</p><p>　　[3] 高吉祥：電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，200