信息硬件綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

1、武漢工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院綜合設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)名稱： 信息硬件綜合設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 09信息技術(shù)2班 學(xué)生姓名： 學(xué)生成績(jī)： 指導(dǎo)教師（職稱）： 課題工作時(shí)間： 2011年11月28日至 2011年12月16日說(shuō)明：1、報(bào)告中的第一、二、三項(xiàng)由指導(dǎo)教師在綜合設(shè)計(jì)開(kāi)始前填寫并發(fā)給每個(gè)學(xué)生；四、五兩項(xiàng)（中英文摘要）由學(xué)生在完成綜合設(shè)計(jì)后填寫。2、學(xué)生成績(jī)由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)情況給出各項(xiàng)分值及總評(píng)成績(jī)。3、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)一欄由指導(dǎo)教師就學(xué)生在整個(gè)設(shè)計(jì)期間的平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、報(bào)告的質(zhì)量及答辯情況，給出客觀、全面的評(píng)價(jià)。4、所有學(xué)生必須參加綜合設(shè)計(jì)的答辯

2、環(huán)節(jié)，凡不參加答辯者，其成績(jī)一律按不及格處理。答辯小組成員應(yīng)由2人及以上教師組成。5、報(bào)告正文字?jǐn)?shù)一般應(yīng)不少于5000字，也可由指導(dǎo)教師根據(jù)本門綜合設(shè)計(jì)的情況另行規(guī)定。6、平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)低于6分的學(xué)生，取消答辯資格，其本項(xiàng)綜合設(shè)計(jì)成績(jī)按不及格處理。7、此表格式為武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院提供的基本格式（適用于學(xué)院各類綜合設(shè)計(jì)），各教研室可根據(jù)本門綜合設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及內(nèi)容做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并上報(bào)學(xué)院批準(zhǔn)。成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名： 鄧曌 學(xué)號(hào)： 0905060205 班級(jí)： 09信息技術(shù)2班 類別合計(jì)分值各項(xiàng)分值評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際得分合計(jì)得分備注平時(shí)表現(xiàn)1010按時(shí)參加綜合設(shè)計(jì)，無(wú)曠課、遲到、早退、違反實(shí)驗(yàn)室紀(jì)

3、律等情況。由設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人給出完成情況3020按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求完成了全部任務(wù)，能完整演示其設(shè)計(jì)內(nèi)容，符合要求。10能對(duì)其設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)、完整的介紹，并能就指導(dǎo)教師提出的問(wèn)題進(jìn)行正確的回答。報(bào)告質(zhì)量3510報(bào)告文字通順，內(nèi)容翔實(shí)，論述充分、完整，立論正確，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理；報(bào)告字?jǐn)?shù)符合相關(guān)要求，工整規(guī)范，整齊劃一。5課題背景介紹清楚，綜述分析充分。5設(shè)計(jì)方案合理、可行，論證嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，具有說(shuō)服力。5符號(hào)統(tǒng)一；圖表完備、符合規(guī)范要求。5能對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行全面的總結(jié)，得出有價(jià)值的結(jié)論或結(jié)果。5參考文獻(xiàn)數(shù)量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正確引用。答辯情況2510在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能就所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行闡

4、述，言簡(jiǎn)意明，重點(diǎn)突出，論點(diǎn)正確，條理清晰。15在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能準(zhǔn)確、完整、流利地回答教師所提出的問(wèn)題?？傇u(píng)成績(jī)： 分 補(bǔ)充說(shuō)明： 指導(dǎo)教師： 陳艷 （簽字）日 期： 2011 年 12 月 23 日答辯記錄表學(xué)生姓名： 鄧曌 學(xué)號(hào)： 0905060205 班級(jí)： 09信息技術(shù) 2班 答辯地點(diǎn)： 機(jī)電大樓3樓數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室 答辯內(nèi)容記錄：答辯成績(jī)合計(jì)分值各項(xiàng)分值評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際得分合計(jì)得分備注2510在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能就所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行闡述，言簡(jiǎn)意明，重點(diǎn)突出，論點(diǎn)正確，條理清晰。15在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能準(zhǔn)確、完整、流利地回答教師所提出的問(wèn)題。答辯小組成員（簽字）： 2011 年 12 月 16 日指導(dǎo)教師評(píng)

5、語(yǔ)指導(dǎo)教師： 陳艷 （簽字）日 期： 年 月 日一、綜合設(shè)計(jì)目的、條件、任務(wù)和內(nèi)容要求：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(wú)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。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，要求同學(xué)們掌握數(shù)字鐘的工作原理、設(shè)計(jì)方法，完成簡(jiǎn)單數(shù)字電路的設(shè)計(jì)；復(fù)習(xí)鞏固邏輯電路及時(shí)序電路相關(guān)原理、應(yīng)用知識(shí)；進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握各種常用芯片的邏輯功能及使用方法；學(xué)習(xí)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)、數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測(cè)試方法。2）條件本次設(shè)計(jì)在數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，為每個(gè)小組準(zhǔn)備獨(dú)立的試驗(yàn)臺(tái)、電源、面包板（可以選用數(shù)字邏輯課程實(shí)驗(yàn)箱）、萬(wàn)用表、鑷子、剪

6、刀、拔線銓、導(dǎo)線若干；提供設(shè)計(jì)需要的芯片，包括：晶體震蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、段碼管、段碼管驅(qū)動(dòng)譯碼芯片及各種門電路芯片、聲光報(bào)警芯片及相應(yīng)的電阻、電容等。教師提供設(shè)計(jì)思路概要（見(jiàn)附件9_1 綜合設(shè)計(jì)詳細(xì)指導(dǎo)說(shuō)明）3）任務(wù)和要求（1）設(shè)計(jì)指標(biāo) 以12/24小時(shí)計(jì)時(shí)制顯示時(shí)、分、秒；為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；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；計(jì)時(shí)過(guò)程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行報(bào)時(shí)（選做）。（2）設(shè)計(jì)要求畫出電路原理圖；元器件及參數(shù)選擇；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試與分析。（3）制作要求 1-4人為一個(gè)小組，設(shè)計(jì)、裝配系統(tǒng)，完成設(shè)計(jì)題目

7、，并能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。（4）編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 依照給定模板完成設(shè)計(jì)報(bào)告，要求體現(xiàn)自己的工作、收獲和思考。 指導(dǎo)教師簽字： 陳艷 2011 年 12 月 20 日 二、進(jìn)度安排：14周 自由分組、查閱資料，確定初步設(shè)計(jì)計(jì)劃。15周周一周三 學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，確定設(shè)計(jì)方案，完成秒計(jì)時(shí)的顯示。15周周四周五 完成分、時(shí)計(jì)時(shí)顯示。16周周一周二 完成校時(shí)、校分電路及鬧鐘電路的設(shè)計(jì)16周周三周四 系統(tǒng)總體測(cè)試、改進(jìn)。寫報(bào)告16周周五 答辯三、應(yīng)收集資料及主要參考文獻(xiàn)：1 蔡希彪，曹洪奎.單片機(jī)電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 j；中國(guó)科技信息； 2007年04期.2 方怡冰.單片機(jī)課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)改革j.電氣電

8、子教學(xué)學(xué)報(bào).2006，第3期.3 劉文秀.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真的研究j.現(xiàn)代電子技術(shù).2005， 第286 期.4 張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)m.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2003.225256.5 閻有運(yùn)電子技術(shù)實(shí)踐教程北京：中國(guó)礦大出版社，20076 艾永樂(lè)數(shù)字電子基礎(chǔ)北京：中國(guó)電力出版社，20077 謝自美電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試（第二版）華中科技大學(xué)出版社，20038 康華光數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京:高等教育出版社，2000.39 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，1998.11四、綜合設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)）摘要（中文）：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，

9、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(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，已得到廣泛的使用。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)與制做數(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(guò)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(guò)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.關(guān)鍵字:計(jì)數(shù)器；譯碼器；顯示器；調(diào)時(shí)電路；數(shù)字電子鐘五、綜合設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)）abstract（英文）：the digital clock is one kind r

10、ealizes with the digital circuit technology, divides, the second time installment, compares with the mechanical clock has a higher accuracy and intuitive, and not mechanism, has the longer service life, obtained the widespread use. the digital clock theoretically speaking is one kind of typical digi

11、tal circuit, including the combinatory logic electric circuit and the sequence circuit. therefore, our design and the make digit clock is to understand the digital clocks principle, thus the academic society manufactures the digital clock. moreover through digital clocks manufacture further understa

12、nding each kind the small scale integration electric circuits function which and the practice means uses in the manufacture. when and digital clock including combinatory logic electric circuit and narrates the electric circuit. may further study through it with grasps each kind of combinatory logic

13、electric circuit and sequence circuits principle and the application method. key words: counter;decoder;monitors;regulation time;circuit;digital clock目 錄摘 要iabstractii第一章 課題概述11.1研究背景11.2研究意義11.3研究目的21.4研究的應(yīng)用2第二章 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案論述22.1 分頻器的設(shè)計(jì)32.2 時(shí)間計(jì)數(shù)電路32.3整點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)電路的設(shè)計(jì)32.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì)52.5時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)62.6譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)7第三

14、章 系統(tǒng)工作原理93.1數(shù)字鐘的工作原理93.2使用芯片及功能說(shuō)明10第四章 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)134.1模擬電路134.2調(diào)試過(guò)程13總 結(jié)15致 謝16參考文獻(xiàn)17武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)(論文)摘 要數(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(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，已得到廣泛的使用。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)與制做數(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(guò)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

15、電路和時(shí)敘電路.通過(guò)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.數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有其特點(diǎn)。關(guān)鍵字：計(jì)數(shù)器；譯碼器；顯示器；調(diào)時(shí)電路；數(shù)字電子鐘abstractthe digital clock is one kind realizes with the digital circuit technology, divides, the second time installment, compares with

16、the mechanical clock has a higher accuracy and intuitive, and not mechanism, has the longer service life, obtained the widespread use. the digital clock theoretically speaking is one kind of typical digital circuit, including the combinatory logic electric circuit and the sequence circuit. therefore

17、, our design and the make digit clock is to understand the digital clocks principle, thus the academic society manufactures the digital clock. moreover through digital clocks manufacture further understanding each kind the small scale integration electric circuits function which and the practice mea

18、ns uses in the manufacture. when and digital clock including combinatory logic electric circuit and narrates the electric circuit. may further study through it with grasps each kind of combinatory logic electric circuit and sequence circuits principle and the application method. the digital clocks d

19、esign method has many kinds, for example, available small scale integration electric circuit composition electron clock; may also use the special-purpose electron clock chip to match the peripheral circuit composition electron clock which the display circuit and needs; may also using the monolithic

20、integrated circuit realize electron clock and so on. these methods respectively have its characteristic.key words: counter;decoder;monitors;regulation time;circuit;digital clock17第一章 課題概述1.1研究背景數(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(wú)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

21、和時(shí)序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來(lái)越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。從有利于學(xué)習(xí)的角度考慮，這里主要介紹以中小規(guī)模集成電路和器件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的方法。隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，家用電子產(chǎn)品不但種類日益豐富，而且變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用，單片微型計(jì)算機(jī)體積小、性價(jià)比高、功能強(qiáng)、可靠性高等獨(dú)有的特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字鐘是一種應(yīng)用非常廣泛的日常計(jì)時(shí)工具，數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來(lái)越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場(chǎng)等使用。lcd數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視，并且還可以擴(kuò)展出多種功能。功能也越來(lái)越齊全，除了時(shí)、分、秒

22、顯示及鬧鈴。但通過(guò)我們對(duì)各種電子鐘表、歷的不斷觀察總結(jié)發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)的鐘、歷都存在一些不足之處，比如：時(shí)鐘不精確、產(chǎn)品成本太高、無(wú)環(huán)境溫度顯示等，這都給人們的使用帶來(lái)了某些不便。為此設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的數(shù)字鐘。1.2研究意義數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)：時(shí)，分，秒，數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，車站，碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定

23、時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。1.3研究目的數(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(wú)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)與制做數(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(guò)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(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)

24、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。1.4研究的應(yīng)用數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。第二章 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案論述利用數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱上面提供的晶體振蕩器電路與分頻器電路結(jié)合，調(diào)整相關(guān)內(nèi)部的電阻和電容大小，使其輸出信號(hào)頻率為1hz，即構(gòu)成了秒脈沖發(fā)生器。用兩片74ls90級(jí)聯(lián)構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)“秒”，其cp輸入為秒脈沖；

25、另兩片74ls90級(jí)聯(lián)構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)“分”，其cp輸入為“秒”變?yōu)?時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)下降沿信號(hào)；還有兩片74ls90級(jí)聯(lián)構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)“時(shí)”，其cp輸入為“分”變0時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)下降沿信號(hào)。這樣六片74ls90實(shí)現(xiàn)了數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)功能。它們的輸出用六片數(shù)碼管顯示，之間接六片74ls49譯碼器構(gòu)成顯示驅(qū)動(dòng)電路。對(duì)“時(shí)”，“分”的調(diào)節(jié)采用將原來(lái)使他們計(jì)時(shí)加“1” 的信號(hào)切換為可控脈沖信號(hào)的方法。報(bào)時(shí)電路由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，三極管和蜂鳴器組成，這樣蜂鳴器輸出的音頻信號(hào)有高低變化。報(bào)時(shí)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)要在報(bào)時(shí)時(shí)間段內(nèi)使振蕩器工作。2.1 分頻器的設(shè)計(jì)（1）由于石英晶體振蕩器產(chǎn)

26、生的頻率很高，要得到秒脈沖，需要用分頻電路。（2） 選用3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74ls90可以完成分頻的功能（3） 因每片為十分之一分頻，3片級(jí)聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號(hào)，即第一片的q0端輸出頻率為500hz，第二片的q3端輸出為10h z。（4） 分頻器的功能只要有兩個(gè)：第一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，第二提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)。圖2-1 分頻器的設(shè)計(jì)2.2 時(shí)間計(jì)數(shù)電路脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)數(shù)器，分別得到：秒“個(gè)位、十位，”分“個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)?！懊搿薄胺帧庇?jì)數(shù)器為60進(jìn)制，小時(shí)為12小時(shí)。表2-1芯片清單一覽表器件名稱規(guī)格數(shù)量74ls90274ls48274ls0012.3整

27、點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)電路的設(shè)計(jì) 報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路的功能是：每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出音響，且?guī)c(diǎn)響幾聲。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路主要由以下幾部分組成： 減法計(jì)數(shù)器：完成幾點(diǎn)響幾聲的功能。即從小時(shí)計(jì)數(shù)器的整點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，直到零為止。 編碼器：將小時(shí)計(jì)數(shù)器的5個(gè)輸出端q4、q3、q2、q1、q0按照“12翻1”的編碼要求轉(zhuǎn)換為減法計(jì)數(shù)器的4個(gè)輸入端d3、d2、d1、d0所需的bcd碼。 邏輯控制電路：控制減法計(jì)數(shù)器的清“0”與置數(shù)。控制音響電路的輸入信號(hào)。 減法計(jì)數(shù)器選用74ls191，各控制端的作用如下:為置數(shù)端。當(dāng)=0時(shí)將小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)數(shù)據(jù)輸入端d0d1d2d3的數(shù)據(jù)置入。為溢出負(fù)脈沖輸出端。當(dāng)減計(jì)數(shù)到

28、“0”時(shí)，輸出一個(gè)負(fù)脈沖。 為加/減控制器。=1時(shí)減法計(jì)數(shù)。 為減法計(jì)數(shù)脈沖，兼作音響電路的控制脈沖。編碼器是由與非門實(shí)現(xiàn)的組合邏輯電路，其輸出端的邏輯表達(dá)式由5變量的卡諾圖可得：d1的邏輯表達(dá)式如果用與非門實(shí)現(xiàn)上式，則 d2的邏輯表達(dá)式d0、d3的邏輯表達(dá)式分別為表2-2報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路編碼器的卡諾圖 分進(jìn)位脈沖 小時(shí)計(jì)數(shù)器輸出 減法計(jì)數(shù)器輸入 cpq4q3q2q1q0d3d2d1d01000010001200010001030001100114001000100500101010160011001107001110111801000100090100110011010000101011100

29、011011121001011002.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間（或稱校時(shí)）。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能。一般電子手表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為使電路簡(jiǎn)單，這里只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí)。對(duì)校時(shí)電路的要求是： 在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。 校時(shí)方式有“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”兩種： “快校時(shí)”是，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1hz的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)； “慢校時(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。這里采用“快校時(shí)”方式的校時(shí)電路，如圖8所示，電路是由74ls00、74ls04以及電阻、電容開(kāi)關(guān)等組成。其中j1為?！胺帧庇玫目刂崎_(kāi)

30、關(guān)，j2為?！皶r(shí)”用的控制開(kāi)關(guān)。校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1hz脈沖，當(dāng)j1或j2分別為“0”時(shí)可進(jìn)行“快校時(shí)” ，如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時(shí)” 。“快校時(shí)”方式校時(shí)電路的工作原理是：對(duì)?！皶r(shí)”電路來(lái)說(shuō)，正常計(jì)數(shù)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，83處為高電平，與非門u25b解鎖，82處為低電平，81處為高電平，與非門u25d解鎖，則至“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖與“分”十位進(jìn)位脈沖相同。校時(shí)時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，83處為低電平，80處為高電平，與非門u25d解鎖，82處為高電平，與非門u25a解鎖，則至“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖與校時(shí)脈沖相同，校時(shí)脈沖頻率越高，校時(shí)越快，這里校時(shí)脈沖取1hz。?！?/p>

31、分”電路同理。需要注意的是，校時(shí)電路是由與非門構(gòu)成的組合邏輯電路，開(kāi)關(guān)s1或s2為“0”或“1”時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，接電容c1、c2可以緩解抖動(dòng)，必要時(shí)還應(yīng)將其改為去抖動(dòng)開(kāi)關(guān)電路。圖2-1 “快校時(shí)”方式的校時(shí)電路圖2-2“慢校時(shí)”方式的校時(shí)電路2.5時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 整個(gè)計(jì)數(shù)器電路由秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器串接而成。實(shí)現(xiàn)方法多種多樣，下面介紹兩種：60進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由兩片74ls90和一片74ls00，采用整體置零法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。24進(jìn)制計(jì)數(shù)器也是由兩片74ls90和一片74ls00，采用整體置零法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器各自由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls90和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls90（

32、qc輸出六分頻）串接組成，形成兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。時(shí)計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls90串接并通過(guò)反饋接成二十四制計(jì)數(shù)器。圖2-3 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖2-4 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.6譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的bcd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。譯碼器由六片74ls4組成，74ls48驅(qū)動(dòng)器是與8421bcd編碼計(jì)數(shù)器配合用的7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。一片74ls48驅(qū)動(dòng)一只數(shù)碼，72ls48是集電極開(kāi)路輸出，為了限制數(shù)碼管的導(dǎo)通電流，在72ls48的輸出與數(shù)碼管的輸入端之間均應(yīng)串有限流電阻。譯碼顯示電路可選用74ls48直接驅(qū)動(dòng)共陰極的七段數(shù)碼管

33、。2.7清零電路可以設(shè)計(jì)一個(gè)清零電路，使之具有開(kāi)機(jī)清零和不掉電清零兩種清零功能：開(kāi)機(jī)清零是指在電路剛剛上電時(shí)可以使所有的計(jì)數(shù)器自動(dòng)復(fù)位，即從零開(kāi)始工作；不掉電清零是指在電路正常工作時(shí)，按動(dòng)清零開(kāi)關(guān)，使計(jì)數(shù)器全部回零。清零電路參考原理圖如圖2-5所示：圖2-5 清零電路第三章 系統(tǒng)工作原理3.1數(shù)字鐘的工作原理（1）晶體振蕩器電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ttl門電路構(gòu)成；另一類是通過(guò)cmos非門構(gòu)成的電路，如圖1.2所示，從圖上可以看出其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。該電路廣泛使用于各種需要頻率穩(wěn)定及準(zhǔn)確的數(shù)字電路，

34、如數(shù)字鐘、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信電路等。圖3-1 cmos晶體振蕩器圖3-1所示電路中，cmos非門u1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，u2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。（2）分頻器電路通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩

35、器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，將32768z的振蕩信號(hào)分頻為1z的分頻倍數(shù)為32768（），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的2進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74hc393等。（3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器或24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421bcd碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421bcd碼。一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器如74hc290、74hc390等來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。欲實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制和60進(jìn)制計(jì)數(shù)還需進(jìn)行計(jì)數(shù)模值轉(zhuǎn)換。（4）譯

36、碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421bcd碼形式輸出，為了將計(jì)數(shù)器輸出的8421bcd碼顯示出來(lái)，需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，一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有cd4511。3.2使用芯片及功能說(shuō)明3.2.1 74ls90芯片74ls90計(jì)數(shù)器是一種中規(guī)模二一五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將輸出qa與輸入b相接，構(gòu)成8421bcd碼計(jì)數(shù)器； 將輸出qd與輸入a相接，構(gòu)成5421bcd碼計(jì)數(shù)器；表中h為高電平、l為低電平、x為不定狀態(tài)。74ls90邏輯電路由四個(gè)主從jk觸發(fā)器和一些附加門電路組成，整個(gè)電路可分兩

37、部分，其中fa觸發(fā)器構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；fd、fc、fb構(gòu)成異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在74ls90計(jì)數(shù)器電路中，設(shè)有專用置“0”端r1、r2和置位（置“9”）端s1、s2。74ls90具有如下的五種基本工作方式：五分頻；即由fd、fc、和fb組成的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作方式。十分頻（8421碼）；將qa與ck2聯(lián)接，可構(gòu)成8421碼十分頻電路。六分頻；在十分頻（8421碼）的基礎(chǔ)上，將qb端接r1，qc端接r2。其計(jì)數(shù)順序?yàn)?00101，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)脈沖作用后，出現(xiàn)狀態(tài)qcqbqa=110，利用qbqc=11反饋到r1和r2的方式使電路置“0”。 九分頻；qar1、qdr2，構(gòu)成原理同六分頻。十分頻（5

38、421碼）；將五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端qd接二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端ck1，即可構(gòu)成5421碼十分頻工作方式。 74ls90為中規(guī)模ttl集成計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)二分頻、五分頻和十分頻等功能，它由一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。其引腳排列圖如下所示：圖3-2 74ls90的引腳排列圖3.2.2 七段譯碼器七段譯碼器與七段顯示器的測(cè)量：把顯示器與74ls48相連，第一接觸時(shí)，數(shù)碼管完全沒(méi)有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是沒(méi)有顯示正確的數(shù)字，后來(lái)經(jīng)過(guò)同學(xué)的調(diào)試發(fā)現(xiàn)芯片引腳接觸不良，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的。3.2.3 74ls48芯片74ls48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯

39、示譯碼器基本功能的輸入（dcba）和輸出（yayg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（lt）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（rbi），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（bi/rbo）端。由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（lt=1，rbi=1） 在燈測(cè)試輸入端（lt）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（rbi）都接無(wú)效電平時(shí)，輸入dcba經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除dcba = 0000外，rbi也可以接低電平，見(jiàn)表1中116行。（2）消隱功能（bi=0） 此時(shí)bi/rbo端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1倒數(shù)第3行，無(wú)

40、論lt 和rbi輸入什么電平信號(hào)，不管輸入dcba為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。（3）燈測(cè)試功能（lt = 0） 此時(shí)bi/rbo端作為輸出端， 端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1最后一行，與 及dcba輸入無(wú)關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測(cè)試，判別是否有損壞的字段。（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（lt=1，rbi=1） 此時(shí)bi/rbo端也作為輸出端，lt 端輸入高電平信號(hào)，rbi 端輸入低電平信號(hào)，若此時(shí)dcba = 0000，表1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。dcba0，則對(duì)顯示無(wú)影響。該功能主要用于多個(gè)7

41、段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零。表3-3 74ls48的功能表第四章 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)4.1模擬電路4.2調(diào)試過(guò)程這次調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了不少問(wèn)題，第一次調(diào)試發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的數(shù)字不變化，數(shù)字鐘不計(jì)時(shí)，肯定是某個(gè)地方出錯(cuò)了，猜測(cè)原因有：振蕩器連線出錯(cuò)，沒(méi)產(chǎn)生1hz的脈沖；計(jì)數(shù)器的電源引腳、接地引腳沒(méi)接好導(dǎo)致不工作。經(jīng)檢查，原來(lái)是清零端r01、r02沒(méi)有接地。排除故障后，數(shù)字鐘的“秒”顯示器開(kāi)始計(jì)時(shí)，但是“分”和“時(shí)”顯示器卻出現(xiàn)跳動(dòng)的現(xiàn)象，猜測(cè)是“分”和“時(shí)”計(jì)數(shù)器受到干擾的緣故，經(jīng)檢查，原來(lái)是校時(shí)電路的開(kāi)關(guān)有一端忘了接地，導(dǎo)致“分”和“時(shí)”的個(gè)位計(jì)數(shù)器ina一端電平不確定。接地后，“分”和“時(shí)”顯示器不

42、再跳動(dòng)。然而一個(gè)問(wèn)題解決了，另外一個(gè)問(wèn)題又出來(lái)了。“秒”十位顯示器每次出現(xiàn)4的時(shí)候，就向“分”個(gè)位顯示器進(jìn)1，而不是像00-01-02-59-00-這樣逢60進(jìn)1，檢查“秒”計(jì)數(shù)器，不知道哪里出錯(cuò)，把“秒”十位計(jì)數(shù)器74ls92的輸出端qc接到校時(shí)電路的進(jìn)位脈沖輸入端，發(fā)現(xiàn)是“秒”十位顯示器逢4進(jìn)1，改為把“秒”十位計(jì)數(shù)器74ls92的輸出端qd接到校時(shí)電路的進(jìn)位脈沖輸入端，則發(fā)現(xiàn)“秒”不再向“分”進(jìn)位，百思不得其解，后來(lái)查了一下介紹74ls92引腳和計(jì)數(shù)功能的資料，發(fā)現(xiàn)的確是從74ls92的輸出端qc接到校時(shí)電路的進(jìn)位脈沖輸入端，沒(méi)有錯(cuò)，但是為什么就不行呢？我?guī)е蓡?wèn)再次檢查“秒”與“分”之間的線路，查了幾次，終于發(fā)現(xiàn)原來(lái)是我在校時(shí)電路的至“分”個(gè)位計(jì)數(shù)器的ina輸入端無(wú)意中加多了一個(gè)非門，去掉非門后，終于正常進(jìn)位了。我接好報(bào)時(shí)電路后，再調(diào)試，發(fā)現(xiàn)居然不是仿電臺(tái)四低音一高音整點(diǎn)報(bào)時(shí)，而是59分51秒和59分59秒報(bào)時(shí)，重新檢查，發(fā)現(xiàn)又是接錯(cuò)線了，改正后，終于達(dá)到了報(bào)時(shí)的要求：在59分51秒、53秒、55秒、57秒報(bào)低音，在59分59秒報(bào)高音。總 結(jié)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們從實(shí)際問(wèn)題的分析，電路的設(shè)計(jì)，連接電路到調(diào)試等各個(gè)步驟，熟悉了電路的設(shè)計(jì)步驟，也清楚了