數(shù)字電子鐘(華電)

1、課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告（2011- 2012年度第一學(xué)期）名 稱：電子綜合實(shí)驗(yàn)題目：數(shù)字電子鐘（仿真）院 系：電氣與電子工程學(xué)院班 級(jí)：_學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)周數(shù)：_周成 績(jī)：日期：2012年 1月15 日設(shè)計(jì)任務(wù)與要求:(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)能直接顯示時(shí)，分，秒，并且有校時(shí)功能的數(shù)字電子鐘。小時(shí)采用24進(jìn)制。(2) 設(shè)計(jì)24h整點(diǎn)報(bào)時(shí)控制電路，要求每整點(diǎn)發(fā)出一聲響報(bào)時(shí)；要求在6:0022:00之間每整點(diǎn)報(bào)時(shí)一次，23:005:00之間整點(diǎn)不報(bào)時(shí)。(3) 設(shè)計(jì)任意幾點(diǎn)幾分均可響鈴的鬧鐘控制電路。鈴響1min，可提前終止。(4) 更具規(guī)定的作息時(shí)間表，見表1,設(shè)計(jì)自動(dòng)鈴響控制電路。起床6

2、:50上午上班8:00午飯11:45下午上班13:30下班17:30表1 :作息時(shí)間表二總體方案設(shè)計(jì)數(shù)字式電子鐘的基本功能是能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)、分、秒得正確計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)單位為1S。因此，一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字式電子鐘， 首先必須有計(jì)時(shí)顯示電路和秒表脈沖產(chǎn)生電路。其次，當(dāng)剛接通電源或時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)， 需要進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)， 否則就不能正確表示當(dāng)前時(shí)間。因此，數(shù)字式 電子鐘應(yīng)具有校時(shí)電路。 另外，若要求數(shù)字電子鐘能夠自動(dòng)整點(diǎn)報(bào)時(shí)或按要求時(shí)間鬧鈴，還應(yīng)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)和鬧鈴控制的電路。若還需要其他功能，相應(yīng)的還要有一些控制電路。綜上所述，數(shù)字式電子鐘應(yīng)由三大部分組成：即計(jì)時(shí)顯示電路、秒表脈沖產(chǎn)生電路和控制電路。在軟件設(shè)計(jì)

3、中秒脈沖產(chǎn)生電路可以省略，用時(shí)鐘信號(hào)源代替。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示：控制電路:課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告要求(1) 目的與要求：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求進(jìn)行填寫。(2) 正文：簡(jiǎn)單敘述設(shè)計(jì)過程(包括原理、方案) ；花完整電路原理圖，并簡(jiǎn)述各部分的 功能。(3) 總結(jié)與結(jié)論：寫出設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法；簡(jiǎn)述心得體會(huì)。二：實(shí)驗(yàn)正文各部分功能及其實(shí)現(xiàn)方案：1.時(shí)分秒計(jì)時(shí)器首先由于顯示器是逢十進(jìn)一，因此可以選擇十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的芯片74LS160。(1)時(shí)計(jì)時(shí)器部分，即二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器：24進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由兩個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160級(jí)聯(lián)組成，然后利用異步清零的方法實(shí)現(xiàn)。二十四進(jìn)制采用了異步清零作用，

4、因?yàn)楫惒角辶愕臅r(shí)間很短，所以是時(shí)間控制為0到23。狀態(tài)圖VDD5VU151他9 h1 kCLRLOAD10ENTRCOENP2_kCLKir3AQA -4BQB -5CQC6Dqd _U14151413121174LS160NCLR LOADAQABQB -5CQC -61 DQD2 KCLK1413121174LS160NENT RCOENPU17U16時(shí)顯示74LS00NU11A&DCD HEX(2)分、秒計(jì)時(shí)器部分，即六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：60進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由兩個(gè) 10進(jìn)制計(jì)數(shù)器:Q6Q5。所以電路圖74LS160級(jí)聯(lián)組成，然后利用異步清零的方法實(shí)現(xiàn)。同樣的可以列出其真值表和狀態(tài)圖， 由于篇幅省

5、略真值表和狀態(tài)圖。最后得到清零信號(hào)的表達(dá)式為:如圖2：U9U8CDDCD HEX分顯示秒顯示U61514151413121174LS160NCLR LOAD分計(jì)數(shù)VDD59110一 71 mENTENPRCOCLK.AQABQBCQC.DQD74LS160N1072 n1 g9 ri131211CLR LOADENTRCOENPCLK11AQABQBCQCDQDU7U10A74LS00N圖2原理說明：此電路連接部分實(shí)現(xiàn)了以上分、秒、時(shí)計(jì)數(shù)電路的連接。在59分或者59秒時(shí)，即01011001時(shí)，將有 RCO產(chǎn)生一個(gè)高電平，RCO為下一位的時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)?shù)较乱幻牖蚍?時(shí)，將有一個(gè)下降沿，使得下一位加

6、1。秒和分之間，分與時(shí)之間的進(jìn)位是通過輸出信號(hào)的邏輯電路實(shí)現(xiàn)的。2譯碼顯示部分：本實(shí)驗(yàn)采用的顯示器的型號(hào)是DCD_HEX，該顯示器不需要外加譯碼器，可以直接接入 74LS160芯片的四個(gè)輸出信號(hào)，當(dāng)74LS160的輸出信號(hào)為 0000到1001時(shí)，改顯示器分別顯示為09。.當(dāng)然，我們也可以按參考文獻(xiàn)【1】中的方法，先把74LS160輸出信號(hào)經(jīng)過譯碼器 74X48，再與顯示器連接（相應(yīng)的顯示器的型號(hào)可 選為SEVEN_SEG_COM_K ），可以實(shí)現(xiàn)相同的功能。具體連接方式如圖3:其中四個(gè)角分別連輸出信號(hào)。U9圖33校時(shí)部分：按照任務(wù)書的要求，需可以對(duì)電子鐘的時(shí)和分進(jìn)行校時(shí)。當(dāng)開關(guān)撥向校時(shí) 檔時(shí)

7、，電子鐘暫停工作。通過時(shí)，分校時(shí)開關(guān)分別對(duì)時(shí)，分進(jìn)行校對(duì)，開關(guān)每按一次， 與開關(guān)對(duì)應(yīng)的時(shí)或分計(jì)數(shù)器加1,當(dāng)調(diào)至需要的時(shí)與分時(shí)，開啟運(yùn)行開關(guān)，電子鐘從設(shè)置的時(shí)間開始往后計(jì)時(shí)。具體電路實(shí)現(xiàn)如圖4：時(shí)計(jì)數(shù)U18BVDD, =174LS02N5VKey = 1R11.62k Q時(shí)校準(zhǔn)圖4當(dāng)時(shí)間顯示不準(zhǔn)確時(shí)，脫離正常計(jì)數(shù)的組合電路，而連接上電源時(shí)鐘脈沖，此時(shí)可按下“1”健終止計(jì)數(shù)，也可以不終止。4整點(diǎn)報(bào)時(shí)部分：按照要求，整點(diǎn)報(bào)時(shí)可以分為兩個(gè)部分：第一是報(bào)時(shí)，第二是時(shí)間控制。需滿足在6:0022:00之間每整點(diǎn)報(bào)時(shí)一次，23:005:00之間整點(diǎn)不報(bào)時(shí)。報(bào)時(shí)功能部分設(shè)計(jì)原理： 通過組合邏輯電路，使得當(dāng)秒計(jì)

8、數(shù)的十位是 5,分計(jì)數(shù)的十位為5, 個(gè)位為9，即01011001時(shí)開始工作，此電路可以將響鈴時(shí)間控制在59分50秒，且有IK觸發(fā)器的導(dǎo)通與閉合，可以使之只在下降沿有效，這樣就2秒響一次，一共響5次。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下:狀態(tài)圖約定：L=1表示整點(diǎn)報(bào)時(shí)，L=0表示整點(diǎn)不報(bào)時(shí)。 ABCDEFB表示輸出信號(hào)（AB是時(shí) 的十位信號(hào)，CDEF為個(gè)位信號(hào)，均為 8421BCD碼）23:005:00之間整點(diǎn)不報(bào)時(shí)真值表如下：ABCDEFL00011010001111001000100100110100001010001101001010100111010100101010110101101010111101100

9、010110011100000110000111000101經(jīng)卡諾圖化簡(jiǎn)得函數(shù):L C DE AB ABE ABF用邏輯電路實(shí)現(xiàn)為如圖 5:整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路5任意鬧鐘部分：類似于時(shí)鐘校時(shí)功能，通過兩個(gè)電源信號(hào)源和兩74LS160芯片可設(shè)訂時(shí)間，該時(shí)間即為鬧鈴響的時(shí)刻。將設(shè)置鬧鈴的74LS160芯片的輸出信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)表示時(shí)和分的兩片74LS160芯片比較，相同的話鈴響。比較兩信號(hào)所用的芯片是74LS85,該芯片的引腳及功能表見附錄。具體比較電路如下圖：DCD_HEXU33U34U35VDD.5VCLRLOAD10ENTENPCLK3RCOCLRLOADV31000kHz5 VVDD110U26CL

10、RLOADENTRCOENPCLK74LS160NU28AlsooN1514131211RCO1514131211J5Key = 4 J-V2IU3815A3T2-A2 I A*A1J4AGTBOAGTBAEQBOAEQB1ALTBOALTBB31B2 I BB1B0廠ifGNDAGTB OAGTBAEQB OAEQBALTB OALTBU45B3B2B1B074LS85N丿廠、1000kHMJ 5 VGNDA0OAGTBOALTBAGTBAEQB ALTBU47BUZZER200 HzB3 $B2B1B0B74LS85具有判斷兩個(gè)信號(hào)（4為）A與B是否相等的功能， AEQB=1 , AGT=

11、ALT=0 且兩個(gè)信號(hào)相等的時(shí)候 OAEQB=1 , OAGTB=OALTB=0;用四個(gè)74LS85串聯(lián)一起，即可滿足 當(dāng)設(shè)定時(shí)間的時(shí)和分信號(hào)與時(shí)鐘的時(shí)和分信號(hào)相等時(shí)輸出高電平，是蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。6作息時(shí)間功能的實(shí)現(xiàn):起床6:5000000110:01010000上午上班8:0000001000:00000000午飯11:4500010001:01000101下午上班13:3000010011:00110000下班17:3000010111:00110000約定：Q15 Q0分別為時(shí)的十位個(gè)位和分的十位個(gè)位。L=1表示鬧鐘響，L=0，則不響。Ql5Q14Q13Q12Q11Q10Q9Q8Q7Q6

12、Q5Q4Q3q2Q1Q0L0000011001010000100001000000000001000100010100010110001001100110000100010111001100001LQ|5 Q14 Q13Q12 Q11Q10Q9 Q8Q7Q Q5Q4 Q3Q2Q1 QoQ15 Q14 Q13Q12Q11 Q10 Q9 Q8 Q7 Q5 Q5Q4 Q3Q2 Qi Qo +Q15Q14 Q13Q12 Q11Q10Q9 Q8 Q7Q6 Q5Q4 Q3Q2 Q1 Q +Q15Q14 Q13Q12Q11Q10Q9Q8 Q7 Q6O5Q4Q3Q2 Q1 Q0 +Qi5 Qi4 Q13Q12

13、 Q11Q10Q9Q Q7Q6QQ4Q3Q2Q1 Qo由于連線太復(fù)雜，此只需將時(shí)分的輸出信號(hào)按上述表達(dá)式實(shí)現(xiàn)之后與蜂鳴器相連接就可以。 處不附圖。三、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)：我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作 原理和其具體的使用方法。 也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來(lái)解 決問題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，

14、和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。 設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績(jī)無(wú)須看的太過于重要，而是設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)部分的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。同時(shí)對(duì)普通計(jì)數(shù)器如何構(gòu)成n進(jìn)制計(jì)數(shù)器有了更深的了解和掌握，對(duì)自我的實(shí)際操作能力也有了很高的提升。同時(shí)，我進(jìn)一步鞏固了自己運(yùn)用 multisim 的能力和技巧。這次使用multisim 的過 程中，從軟件的安裝到程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試都是我自己獨(dú)立完成，只是最后小組成員進(jìn)

15、行了一定的內(nèi)部討論。電子密碼鎖雖然簡(jiǎn)單，但是在線路的連接上還是讓我感受到細(xì)心很幫助我進(jìn)一步完重要。在調(diào)試環(huán)節(jié)，邏輯發(fā)生器和示波器等工具都充分發(fā)揮了其作用, 善程序。此外，這次的實(shí)驗(yàn)還讓我感受到做事時(shí)耐心的重要作用。自己獨(dú)立完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)可能會(huì)有各種各樣的困難，不驕不躁，不氣不餒，以平和的心態(tài)應(yīng)對(duì)一切，這才是一個(gè) 工科學(xué)生應(yīng)該具備的心里素質(zhì)。這次實(shí)驗(yàn)讓我從中學(xué)到了很多東西，做事的方法。做事的心態(tài)。也讓我體驗(yàn)到了自主完成一項(xiàng)從未體驗(yàn)過的事物的快感。四、參考文獻(xiàn)【1】 李月喬 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)中國(guó)電力出版社 第一版2008年2月附錄：74LS85引腳及功能說明CT5454位數(shù)值比較器CT54SH5 CT74SD5CTMLSSS CT7ILS55簡(jiǎn)夏說開用1EmP&CT5485 CT71S521m275 mCTSdSitS CTi4S12 ns新5 mWCT5U.S85 CT?LS85爲(wèi)砒52 mW電特tt的奔璽血如卜；賂町蹬行二進(jìn)制稱和日仃科的比粧，対兩個(gè)1值寧的比*由（Ft 筑 F 、F*v*8 V:fl八VS W11HXXX(K*8 1 V:a - fyf8 fv1HTXXXX,fl, VS八Yc8 -1 v11HXXX