數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)

1、 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。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(shí)序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)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(huì)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(shí)用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法.二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）設(shè)計(jì)指標(biāo) 由晶振電路產(chǎn)生1hz標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)；

2、分、秒為0059六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 時(shí)為0023二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 周顯示從1日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間； 整點(diǎn)具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前鳴叫五次低音（500hz），整點(diǎn)時(shí)再鳴叫一次高音（1000hz）。（2）設(shè)計(jì)要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試。（3）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。（4）編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。三、原理框圖數(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。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一

3、致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，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。數(shù)字電子鐘的總體圖如圖（1）所示。由圖（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；校對(duì)電路；六十進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器、二十進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器及七十進(jìn)制日計(jì)數(shù)器；以及秒、分、時(shí)的譯碼顯示部分等。顯 示 器顯 示 器顯 示 器顯 示 器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器7進(jìn)制周計(jì)數(shù)器24進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器60進(jìn)制分計(jì)數(shù)器60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器晶體振蕩器分頻器四主要部分的實(shí)現(xiàn)方案 1 秒脈沖電路 由晶振32768hz經(jīng) cd4060分頻為2hz，再經(jīng)過74ls74一次分頻，即得1h

4、z 標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，提供給時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖。如圖示： 20pf74ls74 10 q1hz cd4060q14 c1 320pf 1d 11 r 32768hz 22m 12 秒脈沖發(fā)生器 2 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路由6個(gè)74ls90 計(jì)數(shù)器組成時(shí)分秒的計(jì)數(shù)電路，74ls90 是4位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供方便。它具有異步清零，同步并行預(yù)置數(shù)，保持和計(jì)數(shù)的功能。 （）秒計(jì)數(shù)器 秒的個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)qdqcqbqa變成1010時(shí)，通過與非門把它的清零端變成0，計(jì)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(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制，當(dāng)q

5、dqcqbqa變成0101時(shí)，通過與非門把它的清零端變成0，計(jì)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(shí)秒十位上的0101時(shí)，要把進(jìn)位信號(hào)傳輸給“分”個(gè)位的計(jì)數(shù)單元。 （2）分計(jì)數(shù)器 分的個(gè)位和十位計(jì)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(hào)傳輸給時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元。 （3）時(shí)計(jì)數(shù)器 當(dāng)“時(shí)”十位的qdqcba為0000或0001時(shí)，“時(shí)”的個(gè)位計(jì)數(shù)單元是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)他的qdqcqbqa到1010時(shí)，通過與非門使得個(gè)位74ls90上的清零端為0，則計(jì)數(shù)器的輸出直接置零，從0000有開始。當(dāng)十位的qdqcqbqa為0010時(shí)，通過與非門使得

6、該74ls90的清零端為0，“時(shí)”的十位有重新從0000開始，此時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元變成4進(jìn)制，即當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的qdqcqbqa為0100時(shí)，就要又從0000開始計(jì)數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了“時(shí)”24進(jìn)制的計(jì)數(shù) ( 4 ) 日計(jì)數(shù)器日計(jì)數(shù)器由兩個(gè)74ls74，四個(gè)ttl 和一個(gè) 74ls20 構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了七定制的功能。每個(gè)74ls74控制一個(gè)輸入，即控制qdqcqbqa中的一個(gè)。當(dāng)從0000到0111 時(shí)，顯示是按照74ls74集成們電路的邏輯功能來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)為0111的時(shí)候，qcqbqa各為1 1 1 ，他們?nèi)齻€(gè)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

7、此循環(huán)，使得四個(gè)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(shí)現(xiàn)了七禁止循環(huán)。如下圖所示： q4 q3 q2 q1 顯 示 1 0 0 0 日 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 63數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路 譯碼顯示采用共陽極led八段數(shù)碼管和譯碼器74sl247組成。 4.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 電路應(yīng)在整點(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54秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。 當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將

8、分計(jì)數(shù)器十位的qc和qa 、個(gè)位的qd和qa及秒計(jì)數(shù)器十位的qc和qa相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。 報(bào)時(shí)電路由74ls08高音和74ls04低音通過74ls32來構(gòu)成。 五、元器件 1四連面包板1塊 2鑷子1把 3剪刀1把 4共陽八段數(shù)碼管7個(gè) 5硬導(dǎo)線若干 674ls90 集成塊6塊 7cd4060集成塊1塊 874ls247集成塊7塊 974ls20 集成塊1塊 1074ls00 集成塊1塊 1174ls08集成塊2塊 1274ls32 集成塊 1塊1374ls04 集成塊 1塊14 74ls74 集成塊 4塊 1532.768k時(shí)鐘晶體1個(gè) 1622pf和20pf可調(diào)電容各一個(gè)17三極管

9、8050一個(gè)183007個(gè) 22m一個(gè) 1k一個(gè) 10k一個(gè)六、總體電路圖 數(shù)字鐘電路圖七.實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法在寢室我們有變壓器，所以數(shù)字顯示部分我們是在寢室調(diào)試的。調(diào)試過程中秒的顯示中十進(jìn)制沒有問題，但是不進(jìn)位，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是進(jìn)位線連錯(cuò)了。依次向分顯示排查，發(fā)現(xiàn)分顯示也不正常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們是在分顯示的一個(gè)74ls90下面沒有接電源，連上電源后發(fā)現(xiàn)分顯示正常。在日顯示部分發(fā)現(xiàn)74ls20的一個(gè)輸出線應(yīng)該是接74ls74的非s端，我們接錯(cuò)了，改了之后顯示部分幾乎就沒有什么問題了。蜂鳴器的調(diào)試部分是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，我們接上后就正常鳴叫了，沒有需要多進(jìn)行調(diào)試。主要是我們?cè)谶B這一部分時(shí)，一

10、起對(duì)著邏輯電路參考圖以及集成電路引出端功能圖，一根線一根線的檢查，每連接完一根線就在參考圖上標(biāo)記一個(gè)，這樣比較容易發(fā)現(xiàn)是否漏連了線，所以這部分在調(diào)試的時(shí)候沒出現(xiàn)什么問題。八.心得體會(huì)通過這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要對(duì)著一個(gè)參考電路圖才可以連接的。但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣，因?yàn)樵趯?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著，所以要合理布局這樣連出來的成品才比較美觀。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。在這次實(shí)驗(yàn)連接中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極大的問題，那就是在電路連接過程中一定要細(xì)心，耐心。這兩點(diǎn)是至關(guān)重要的。在連接電路圖時(shí)，很是麻煩，但