數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

1、安 康 學(xué) 院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱：數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)姓 名：薛 挺學(xué) 號(hào)：2011222430院 系：電子與信息工程系專 業(yè)：電子與信息工程指導(dǎo)教師：崔智軍 陳穎時(shí) 間：2013年6月24課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘。2、要 求：1、 電子時(shí)鐘能夠顯示“時(shí)”、“分”、“秒”。2、 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”的校時(shí)。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、成績(jī)?cè)u(píng)定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日四、系部意見(jiàn)：系部蓋章： 年 月 日設(shè)計(jì)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表電子與信息工程系 2013年6月 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書目錄設(shè)

2、計(jì)報(bào)告書目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)思路1三、設(shè)計(jì)過(guò)程13.1、系統(tǒng)方案論證13.2、模塊電路設(shè)計(jì)2四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果5五、主要元器件與設(shè)備6六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)與建議66.1、設(shè)計(jì)體會(huì)66.2、設(shè)計(jì)建議7七、參考文獻(xiàn)7數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、 熟悉集成電路的引腳安排。2、 掌握芯片的邏輯功能及使用方法。3、 了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。4、 了解數(shù)字電子鐘的組成及工作原理。5、 熟悉數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作。二、設(shè)計(jì)思路1、 設(shè)計(jì)秒信號(hào)發(fā)生器電路。2、 設(shè)計(jì)秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器電路。3、 設(shè)計(jì)秒、分、時(shí)校正電路。 三、設(shè)計(jì)過(guò)程3.1、系統(tǒng)方案論證數(shù)字電子鐘總體方框圖如圖1所示。譯碼、顯示譯碼、顯

3、示譯碼、顯示24進(jìn)制計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器校時(shí)校分校秒校時(shí)控制校分控制晶體振蕩器校秒控制分頻器 圖圖1 數(shù)字電子鐘的原理框圖其工作原理為：接通電源后，秒計(jì)數(shù)到六十后，對(duì)“分計(jì)數(shù)器”送入一個(gè)脈沖，進(jìn)行分計(jì)數(shù)，分計(jì)數(shù)到六十后，對(duì)“時(shí)計(jì)數(shù)器”送入一個(gè)脈沖， “時(shí)計(jì)數(shù)器”是24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)計(jì)數(shù)。電子鐘的顯示由計(jì)數(shù)器、譯碼器經(jīng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。校時(shí)電路分為秒校時(shí)、分校時(shí)和秒校時(shí)，分別由開關(guān)控制。3.2、各部分電路設(shè)計(jì)秒信號(hào)發(fā)生電路如圖2所示。圖2秒信號(hào)發(fā)生電路該電路工作原理：秒脈沖發(fā)生器主要由555 定時(shí)器和一些電阻電容構(gòu)成原理是利用555 定時(shí)器的特性􀆤通過(guò)電

4、容的充放電使VC 在高􀆤低電平之間轉(zhuǎn)換其中555 定時(shí)器的高、低電平的門閥電壓分別是2/3VCC 和1/3VCC，當(dāng)電容器充電使VC 的電壓大于2/3VCC 則VC 就為高電平，然而由于反饋?zhàn)饔糜謺?huì)使電容放電，當(dāng)VC 小于1/3VCC 時(shí)，VC 就為低電平，同樣由于反饋?zhàn)饔糜謺?huì)使電容充電。通過(guò)555 定時(shí)器的這一性質(zhì)我們就可以通過(guò)計(jì)算使他充放電的周期剛好為1S，這樣我們就會(huì)得到1HZ 的信號(hào)。由于我們要得到1HZ 的信號(hào)，所以我們就可以通過(guò)555 定時(shí)器充放電一次所需的時(shí)間的公式，將那時(shí)間設(shè)為1S，然后設(shè)定兩個(gè)電阻計(jì)算出另外那個(gè)電容值，在設(shè)定電阻值時(shí)我們要記住將電阻值設(shè)為比較

5、常用的那種電阻值，得到的電容值也盡可能讓它是比較普遍使用的，這樣就避免了在實(shí)際組裝過(guò)程中很難買到當(dāng)初設(shè)定的那電阻和計(jì)算出 的電容。，經(jīng)公式：可得近似為1HZ。二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖3所示脈沖開關(guān)圖3二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路清零開關(guān)利用2 片74ls90 芯片構(gòu)成24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。一片構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一片構(gòu)成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由于74ls90 芯片清零是由兩個(gè)清零端控制的，所以當(dāng)?shù)?4 個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，第一片74ls90芯片的QB為高電平，第二片74ls90 芯片的Qb 為高電平，讓第一片74ls90 芯片的QB 與兩片芯片的Ro1 相連，讓第二片74ls90 芯片的QC 與兩片芯片的Ro2 相連，當(dāng)

6、第24 個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)就會(huì)進(jìn)行異步清零。如此循環(huán)就會(huì)構(gòu)成24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)清零開關(guān)接低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器正常工作，當(dāng)清零開關(guān)接高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器處于清零狀態(tài)。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖4所示圖4六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路清零開關(guān)脈沖開關(guān)利用2 片74ls90 芯片連接成一個(gè)六十進(jìn)制電路，電路可從059 顯示，第一片74ls90芯片構(gòu)成10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，第二片74ls90 芯片構(gòu)成6 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74ls90具有異步清零功能。在第一片74ls90 構(gòu)成的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器中，當(dāng)?shù)谑畟€(gè)脈沖時(shí)，此時(shí)他的四級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)為“1001”，這時(shí)他就會(huì)自動(dòng)清零，同時(shí)給二片74ls90 構(gòu)成的6 進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)一，第六個(gè)脈沖進(jìn)位到來(lái)時(shí)

7、，此時(shí)第二片74ls90 芯片的觸發(fā)器的狀態(tài)為“0110”，這時(shí)QB,QC 均為高電平，將QB 與R相連，將Ro2 與Qc 相連，就會(huì)進(jìn)行異步清零。如此循環(huán)就會(huì)構(gòu)成60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。接進(jìn)位輸入端端4.校準(zhǔn)電路接進(jìn)位輸出端圖5校準(zhǔn)電路數(shù)字鐘電路由于秒信號(hào)的精確性和穩(wěn)定性不可能坐到完全準(zhǔn)確無(wú)誤，又因?yàn)殡娐分衅渌脑驍?shù)字鐘總會(huì)產(chǎn)生走時(shí)誤差的現(xiàn)象。所以，電路中就應(yīng)該有校準(zhǔn)時(shí)間功能的電路。在這次設(shè)計(jì)中教時(shí)電路用的是一個(gè)RS 基本觸發(fā)器的單刀雙置開關(guān)，每搬動(dòng)開關(guān)一次產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。利用兩個(gè)六十進(jìn)制和一個(gè)二十四進(jìn)制連接成一個(gè)時(shí)、分、秒進(jìn)位的電路總圖,如圖6所示。圖6電路總圖四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)

8、果1、 用示波器觀察晶體振蕩器分頻后獲得的秒脈沖信號(hào)；2、 計(jì)數(shù)器的清零控制端接高電平，看數(shù)碼管閑事是否為零；3、 計(jì)數(shù)器的清零端接低電平，打開校準(zhǔn)電路的開關(guān)S1、S2、S3，看數(shù)碼管顯示的數(shù)字是否都是對(duì)秒脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；4、 計(jì)數(shù)器的清零端接地，斷開校準(zhǔn)電路和計(jì)數(shù)器的連接，把秒脈沖直接加到秒計(jì)數(shù)器的輸入端，看秒和分計(jì)數(shù)器是否為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)計(jì)數(shù)器是否為24進(jìn)制計(jì)數(shù)；5、 電路重新連接好，計(jì)數(shù)器清零端接地，調(diào)試整個(gè)電路，知道時(shí)鐘能夠準(zhǔn)確計(jì)時(shí)、校準(zhǔn)。五、主要元器件與設(shè)備電路主要元器件如圖表1所示 表1 元器件清單元器件數(shù)量（個(gè)/塊）74LS90D集成芯片6LM555CM集成芯片1電阻（阻值不同）

9、6電容2與非門65V電源6數(shù)碼管顯示器6Multisim仿真軟件六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)與建議6.1、設(shè)計(jì)體會(huì) 通過(guò)這次數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)，我覺(jué)得要想更好地完成電路的設(shè)計(jì)首先必須了解設(shè)計(jì)電路的電路原理圖，對(duì)電路的各部分結(jié)構(gòu)與其對(duì)應(yīng)的功能搞清楚，并且要求對(duì)各部分電路的器件特點(diǎn)功能熟練掌握，這也就要求對(duì)數(shù)字邏輯電路和模擬電路的相關(guān)只是要牢固正握；其次要對(duì)Multisim熟悉，這樣才能更好更快的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)也是非常重要的要會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和書籍行之有效的搜集到在于自己?jiǎn)栴}相關(guān)的資料；最后要有持之以恒的耐心去對(duì)待自己的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，遇到不懂得問(wèn)題要勤于思考，思考問(wèn)題的根本原因，并且要及時(shí)請(qǐng)教老師和同學(xué)。在這次數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)當(dāng)中，讓我最難以忘懷的是校準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)，剛開始設(shè)計(jì)的電路只能對(duì)小時(shí)和分進(jìn)行校時(shí)，如果對(duì)秒進(jìn)行校時(shí)就需要增加一個(gè)開關(guān)，而在這個(gè)電路當(dāng)中開關(guān)的數(shù)量已經(jīng)很多了，這種電路是不完善的，而且操作起來(lái)也不方便，所以電路也存在不足之處，也需要改進(jìn)。材料當(dāng)中的器件有時(shí)候在Multisim中不存在這就需要進(jìn)行替換，所以對(duì)數(shù)字電路的熟悉程度是完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要一部分。6.2、設(shè)計(jì)建議在做實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，有些電子器件在Multisim中無(wú)法找到，希望老師能夠講解替換電子器件的原理，這樣便于理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和方法。七、參考文獻(xiàn)1 楊志忠. 電子技術(shù)基礎(chǔ).