電子數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告(數(shù)電)8頁(yè)

1、數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)1. 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(zhǎng)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)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。1.1設(shè)計(jì)指標(biāo) 1. 時(shí)間以12小時(shí)為一個(gè)周期；2. 顯示時(shí)、分、秒；3. 具有校

2、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；1.2 設(shè)計(jì)要求1、電路設(shè)計(jì)原理說明2、硬件電路設(shè)計(jì)(要求畫出電路原理圖及說明)3、實(shí)物制作：完成的系統(tǒng)能達(dá)到題目的要求。4、完成3000字的課程設(shè)計(jì)報(bào)告2. 功能原理2.1 數(shù)字鐘的基本原理 數(shù)字電子鐘由信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、LED數(shù)碼管、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路等組成。工作原理為時(shí)鐘源用以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，作為數(shù)字種的時(shí)間基準(zhǔn)，要求震蕩頻率為1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。“分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制

3、計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的累計(jì)。LED數(shù)碼管將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)顯示。校時(shí)電路是來對(duì)“時(shí)、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。2.2 原理框圖3. 功能模塊 3.1 振蕩電路 多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)無需外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形波形（自激振蕩）。用555實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要R1，R2和電容，并接+5V的直流電源。振蕩周期：T=0.69(R1+2R2)C其中當(dāng)R1=5K，R2=4.7K，C=100uF時(shí)，T=0.9936s3.2 CD40110工作原理 CD4

4、0110為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器/鎖存器/驅(qū)動(dòng)器，具有加減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段譯碼輸出等共能。這次設(shè)計(jì)用到CD40110的加計(jì)數(shù)、七段譯碼輸出功能。 CD40110有2個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端CPu和CPd分別用作加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入。由于電力內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)預(yù)處理邏輯，以此當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘輸入端計(jì)數(shù)工作是，另一個(gè)時(shí)鐘輸入端可以是任意狀態(tài)，所以我們采用CPu接脈沖信號(hào)，CPd懸空。CD40110的進(jìn)位輸出CO和借位輸出BO一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從90時(shí)，BO輸出脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)器從09時(shí)，CO輸出脈沖，以此利用CO端可以實(shí)現(xiàn)大于10進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能。 BO 進(jìn)位輸出端 CO 借位輸出端 CPd 減計(jì)數(shù)

5、器時(shí)鐘輸入端 CPu 加計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端 CR 清除端 /CT 計(jì)數(shù)允許端 /LE 鎖存器預(yù)置端 VDD 正電源 VSS 地 YaYg 鎖存譯碼輸出端 封裝圖 功能表3.2 秒計(jì)數(shù)電路秒的個(gè)位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時(shí)清零并重新開始計(jì)數(shù)。秒的個(gè)位部分的設(shè)計(jì)：利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD40110設(shè)計(jì)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的個(gè)位 。個(gè)位計(jì)數(shù)器由0增加到9時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，從而實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制計(jì)數(shù)和進(jìn)位功能。利用74LS161和74LS11設(shè)計(jì)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的十位 ，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器由0增加到5時(shí)利用74LS11與門產(chǎn)生一個(gè)高電平接到

6、個(gè)位、十位的CD40110的清零端，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖給分的個(gè)位。 60進(jìn)制-秒計(jì)數(shù)電路3.3 分計(jì)數(shù)電路分的個(gè)位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時(shí)清零并重新開始計(jì)數(shù)。秒的個(gè)位部分的設(shè)計(jì)：來自秒計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使分的個(gè)位加1，利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD40110設(shè)計(jì)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的個(gè)位 。個(gè)位計(jì)數(shù)器由0增加到9時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，從而實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制計(jì)數(shù)和進(jìn)位功能。利用74LS161和74LS11設(shè)計(jì)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的十位 ，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器由0增加到5時(shí)利用74LS11與門產(chǎn)生一個(gè)高電平接到個(gè)位、十位的CD40110的清零端，同時(shí)

7、產(chǎn)生一個(gè)脈沖給時(shí)的個(gè)位。 60進(jìn)制-分計(jì)數(shù)電路3.4 時(shí)計(jì)數(shù)電路來自分計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使時(shí)的個(gè)位加，個(gè)位計(jì)數(shù)器由0增加到9是產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，當(dāng)十位計(jì)到2且個(gè)位計(jì)到3是經(jīng)過74LS11與門產(chǎn)生一個(gè)清零信號(hào)，將所有CD40110清零。24進(jìn)制-時(shí)計(jì)數(shù)電路3.5 顯示電路由CD40110產(chǎn)生十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。 3.6 校時(shí)電路數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì) 數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。這里利用輕觸開關(guān)來實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能，輕觸開關(guān)的一端接高電平，另一端接時(shí)或分的個(gè)位CD40110的CP，當(dāng)按下輕觸開關(guān)時(shí)，時(shí)或分的個(gè)位就會(huì)加1，這樣就能實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。4. 系統(tǒng)電路總圖將設(shè)計(jì)的各個(gè)單元電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)，得到數(shù)字電子鐘系統(tǒng)電路原理圖見附錄1。5. 實(shí)物圖（見附錄2）6經(jīng)驗(yàn)體會(huì)通過這次對(duì)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)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)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路先進(jìn)行軟件模擬仿真再進(jìn)行實(shí)際的電路制作。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真