數(shù)字鐘的電路設(shè)計

1、題目_數(shù)字鐘的設(shè)計_班級_機(jī)設(shè)12（4）班_學(xué)號_201210310422_姓名_卞旺武_指導(dǎo)_魯老師_時間_2014.6.16-2014.6.19_景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書姓名 卞旺武 班級 12機(jī)設(shè)（4）班 指導(dǎo)老師 魯老師設(shè)計課題：數(shù)字鐘的電路設(shè)計 設(shè)計任務(wù)與要求1、 設(shè)計的數(shù)字鐘須滿足以下要求： 由晶振電路產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號；秒、分為六十進(jìn)制計數(shù)器；時為二十四進(jìn)制計數(shù)器準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒。2、分析數(shù)字鐘電路由幾個部分組成，并用方框圖對它進(jìn)行整體描述；3、對電路的每個部分分別進(jìn)行單獨(dú)說明，畫出對應(yīng)的單元電路，分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他

2、部分電路的關(guān)系等等；4、對整體電路原理進(jìn)行完整功能描述；5、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；設(shè)計步驟1、 查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進(jìn)行大致的說明；3、 依次對各部分分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；4、 列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。參考文獻(xiàn)【1】陳耀華，周永明.脈沖與數(shù)宇技術(shù)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用 M.重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989.【2】李大友.數(shù)宇電路邏輯設(shè)計M.北京:清華大學(xué)出版社，1997.【3】肖冰.數(shù)宇電路邏輯設(shè)訓(xùn)一實(shí)驗(yàn)技術(shù)Ml.北

3、京:北京郵電人學(xué)出版社，2000.【4】標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)于冊(T'I'L電路)州.電子工業(yè)出版社，1994.【5】康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)一數(shù)宇部分(第四版)f Ml .北京:高等教育出版社，1998.【6】閻石.數(shù)宇電子電路 M.北京:中央廣播電視大學(xué)出版社.目錄1、 數(shù)字鐘的總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a3、 秒、時計數(shù)器電路圖. . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b4、 譯碼器芯片與邏輯符號圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c5、 秒、分、時校時電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d6、 總體電路原理相關(guān)說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . .e7、 總體電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f8、 元件清單；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g9、 參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h10、 設(shè)計心得體會. . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i1、 總體方案與原理說明設(shè)計一個數(shù)字鐘的電路圖，讓大家能夠了解并熟悉其工作原理及流程，同時此設(shè)計須滿足以下要求：1. 數(shù)字鐘能夠自己產(chǎn)生一個秒脈沖源，能夠顯示零時零分零秒到二十三時五十九分五十九秒，并包含校時功能和報時功能。2. 準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。3. 小時的計時要求為“24翻1”，分和秒的計時要求為60進(jìn)位。4. 矯正時間?？傮w方案：運(yùn)用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，時分秒譯碼器，計數(shù)器，校時電路，分頻器等設(shè)計出一個滿足任務(wù)要求的數(shù)字鐘

7、。以下是數(shù)字鐘電路系統(tǒng)原理組成框圖： 其中秒脈沖信號發(fā)生器由555定時器構(gòu)成5OHZ多諧振蕩器，用74LS90構(gòu)成50分頻電路，產(chǎn)生秒脈沖信號;計數(shù)電路分別由兩片74LS160構(gòu)成24進(jìn)制計數(shù)器，作為時計數(shù)電路，再把秒、分、時電路級聯(lián);譯碼顯示電路分別用兩位數(shù)碼管顯示，每組都由兩片74LS247和兩個共陽極數(shù)碼管構(gòu)成;分時校正電路74LS00與非門電路的控制作用構(gòu)成。2、555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 555定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成多諧振蕩器。用555實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻R1, R2和電容C，并外接+5

8、V的直流電源。555定時器組成的多諧振蕩電路原理圖如下。 工作時，555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，經(jīng)過若干次分頻，得到秒脈沖信號。3、秒、時計數(shù)器電路圖計數(shù)是一種最簡單基本的運(yùn)算，計數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路，計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對脈沖的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，以實(shí)現(xiàn)測量、計數(shù)和控制的功能，同時兼有分頻功能，計數(shù)器是由基本的計數(shù)單元和一些控制門所組成，計數(shù)單元則由一系列具有存儲信息功能的各類觸發(fā)器構(gòu)成，這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。在數(shù)字鐘中使用到的就有秒計數(shù)器，分計數(shù)器以及時計數(shù)器。要實(shí)現(xiàn)秒計數(shù)，須先設(shè)計一個60進(jìn)制的秒計數(shù)器;同樣要實(shí)現(xiàn)分計數(shù)，需要設(shè)計一

9、個60進(jìn)制分計數(shù)器。對于實(shí)現(xiàn)時計數(shù)要設(shè)計一個二十四進(jìn)制計數(shù)器。74LS290是二一五一十進(jìn)制計數(shù)器，所以設(shè)計一個60進(jìn)制分或秒計數(shù)器要用兩個74LS290，當(dāng)計數(shù)狀態(tài)一到01100000時立即清零。因?yàn)?4LS290有反饋清零端，所以用反饋清零法。秒計數(shù)器原理電路圖如下： 74LS290是異步十進(jìn)制計數(shù)器。其邏輯圖和外引線排例圖如圖所示。它由一個一位二進(jìn)制計數(shù)器和一個異步五進(jìn)制計數(shù)器組成。如果計數(shù)脈沖由端CP0輸入，輸出由Q0端引出，即得二進(jìn)制計數(shù)器；如果計數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出由Q1，Q2，Q3引出，即是五進(jìn)制計數(shù)器；如果將Q0與CP1相連，計數(shù)脈沖由CP0輸入，輸出由Q3Q2Q1Q0引

10、出，即得8421碼十進(jìn)制計數(shù)器。因此，又稱此電路為二-五-十進(jìn)制計數(shù)器。 時計數(shù)器采用24進(jìn)制，每當(dāng)時計數(shù)器數(shù)值達(dá)到24便會歸零以達(dá)到24小時循環(huán)的目的。時計數(shù)器的電路原理圖如下：4、譯碼器芯片及邏輯符號圖 在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運(yùn)算的結(jié)果；另一方 面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。在計算機(jī)系統(tǒng)中想要在數(shù)碼管上顯示出十進(jìn)制數(shù)就需要使用譯碼器。由于計算機(jī)輸出的為BCD碼，所以本課程設(shè)計中使用的時芯片為74LS48-BCD的譯碼器。其具體芯片圖以及邏輯符號圖如下： 5、校時電路校時電路的意義

11、在于當(dāng)數(shù)字鐘的時間不準(zhǔn)確時能夠方便快捷地調(diào)整時間，在校正“時”時不影響“分”和“秒”的正常計數(shù)，相應(yīng)的在校正“分”或者“秒”時也不會影響其他兩項(xiàng)的正常計數(shù)。以下是校時電路的電路圖： 如圖所示，S1為時校正開關(guān)，S2為分校正開關(guān)，當(dāng)不需要校正時，開關(guān)S1，S2是斷開的。當(dāng)進(jìn)行“時”校正時閉合開關(guān)S2用以切斷分進(jìn)位脈沖信號與“時”計數(shù)器的聯(lián)系，校時電路將由1Hz的校時脈沖自動校正“時”計時器，校正完畢后將開關(guān)S2斷開。同理，當(dāng)進(jìn)行“分”校正時閉合開關(guān)S1用以切斷脈沖信號與“分”計數(shù)器之間的聯(lián)系，校時電路將由1Hz的校時脈沖自動校正“分”計時器，校正完畢后將開關(guān)S1斷開。6、總體電路原理相關(guān)說明數(shù)字

12、鐘是為了滿足隨著人們生活，工作節(jié)奏加快對鐘表的使用及重視程度的加強(qiáng)而設(shè)計出來的，它的使命不僅僅是能夠精準(zhǔn)的計時，還要能夠滿足人們?nèi)粘Ｉ钪袑Χ〞r，鬧鐘提醒等的需求。當(dāng)然它還必須能夠擁有極為方便地手動及自動校準(zhǔn)時間的功能，只有這樣才能夠與以往的老式鐘表的使用性能拉開差距。本文中所設(shè)計的數(shù)字鐘是由時，分，秒顯示器，七段數(shù)碼管，譯碼器，60進(jìn)制計數(shù)器、24進(jìn)制計數(shù)器、以及修正電路、多諧振蕩器、分頻器、擴(kuò)展電路組成。通以直流電后，由555定時器改造的多諧振蕩器組成的信號發(fā)生器產(chǎn)生秒脈沖信號，計數(shù)電路接收秒脈沖信號后開始計數(shù)，譯碼器接收計數(shù)電路的數(shù)據(jù)分別將時，分，秒計數(shù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號通過七段數(shù)碼管

13、顯示出具體的時，分，秒。而擴(kuò)展電路連接分頻器與計數(shù)電路，可以實(shí)現(xiàn)報時，定時控制等功能。振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字鐘的時間基準(zhǔn)，然后經(jīng)過分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。秒計數(shù)器滿60后向分計數(shù)器進(jìn)位，分計數(shù)器滿60后向小時計數(shù)器進(jìn)位，小時計數(shù)器按照“24翻1”規(guī)律計數(shù)。計數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送顯示器顯示。計時出現(xiàn)誤差時，可以用校時電路校時、校分。其總體電路原理圖如下：7、總體電路原理圖8、元件清單器材型號規(guī)格數(shù)量單位集成芯片5551片74LS00374LS290274LS247674LS02174LS153174LS1606電阻30045個100K1個電容1031個1041個數(shù)碼管共陽極6個

14、萬能板18*30CM1片導(dǎo)線0.1mm0.2mm開關(guān)按鈕按鍵開關(guān)2個參考文獻(xiàn)【1】陳耀華，周永明.脈沖與數(shù)宇技術(shù)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用 M.重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989.【2】李大友.數(shù)宇電路邏輯設(shè)計M.北京:清華大學(xué)出版社，1997.【3】肖冰.數(shù)宇電路邏輯設(shè)訓(xùn)一實(shí)驗(yàn)技術(shù)Ml.北京:北京郵電人學(xué)出版社，2000.【4】標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)于冊(T'I'L電路)州.電子工業(yè)出版社，1994.【5】康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)一數(shù)宇部分(第四版)f Ml .北京:高等教育出版社，1998.【6】閻石.數(shù)宇電子電路 M.北京:中央廣播電視大學(xué)出版社.【7】劉寶琴.數(shù)宇電路與系統(tǒng)M.北京:清華大學(xué)出版

15、社1993.【8】3數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用土萍一北京，電子工業(yè)出版社，2011.08.【9】張占松，蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計【M.北京:電子工業(yè)出版社，1999.【10】劉勝利.現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)【M.北京:電子工業(yè)出版社，2001.【11】張軍.行波管的工作電源 J.艦船電子對抗，1999, ( 6) : 18一19.設(shè)計心得體會通過此次的電工課程設(shè)計我學(xué)到了很多，首先從選題開始，老師在課題的選擇方面對我們的要求比較寬松，我能理解老師的良苦用心，不在選題上面做過多的限制是為了能讓我們發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)所在，只有自己感興趣的課題我們才能以最大的熱情與最好的學(xué)習(xí)態(tài)度來對待自己所選擇的這次課程

16、設(shè)計。但是看到那么多的課題的時候問題來了，我不知道原來機(jī)械也會分為很多類型。兩個看似很相近的課題等到做的時候才會發(fā)現(xiàn)里面所需要的知識是多么的龐雜與巧妙。這次我選擇的時數(shù)字鐘的電路設(shè)計，首先是因?yàn)閿?shù)字鐘在我們的日常生活中很常見，我從小學(xué)三年級就開始使用電子手表，其實(shí)它的原理是跟數(shù)字鐘一樣的，只不過是縮小版的而已，以前我拆過數(shù)字鐘，但是除了電池和顯示屏其他的元器件是看不懂的，也不知道它的具體工作原理是什么。因此我想借此次機(jī)會把縈繞在心中十幾年的問題給解決了。課程設(shè)計的題目確定了，下面需要進(jìn)行的就是了解數(shù)字鐘的實(shí)驗(yàn)原理了。為此我通過百度，中國知網(wǎng)等查閱了大量的資料，看完具體的原理之后我的心情沉下去了。因?yàn)槟切┚唧w的元器件我不知道他們的作用，當(dāng)譯碼器，晶體振蕩器，多諧振蕩器，計數(shù)器，數(shù)碼管，校正電路，擴(kuò)展電路這些專有名詞出現(xiàn)在我的眼前時我完全不知所措，為了搞清楚他們的作用及工作原理我又分別查閱了大量資料，在此期間我知道了分秒計數(shù)器與時計數(shù)器的區(qū)別，知道了555定時器的改裝及多諧振蕩器的由來.可以說這次的課程設(shè)計不僅僅時數(shù)字鐘的了解而且還包含了其他許許多多的知識。不僅如此我還第一次接觸老師從未教過的軟件的使用，通過查閱資料請教老師和同學(xué)我基本掌握了VISIO繪圖軟件的使用，每當(dāng)繪圖時遇到問題