用中小規(guī)模集成電路設計并制作——數字電子鐘

1、重慶工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計課 題 名 稱： 基于EDA的數字電子鐘設計與研究 專 業(yè) 班 級： 應用電子301 學 生 姓 名： 李振東指 導 教 師： 張曉琴二O一O年 十 月重慶工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計任務書系 部： 自動化系 專 業(yè) 班 級： 應用電子301 學 生 姓 名： 李振東二O一O年 十 月摘要摘 要：設計簡述數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用數字電子鐘，從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。此次設計數字電子鐘是為了了解數字電子鐘的原理

2、，從而學會制作數字電子鐘。而且通過數字電子鐘的制作進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用方法。且由于數字電子鐘電路包括組合邏輯電路和時序電路。通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。數字電子鐘有下幾部分組成：石英晶體振蕩器、分頻器、秒脈沖發(fā)生器、校正電路、60進制的秒、分計時器和24進制計時計數器以及秒、分、時的譯碼顯示部分等。關鍵詞：數字電路 課程設計 電子鐘 數字鐘 數字電子鐘的課程設計 數字計時器設計數字鐘的設計與制作序論20世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發(fā)展和

3、社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。例如，許多火災都是由于人們一時忘記了關閉煤氣或是忘記充電時間。尤其在醫(yī)院，每次護士都會給病人作皮試，測試病人是否對藥物過敏。注射后，一般等待5分鐘，一旦超時，所作的皮試試驗就會無效。手表當然是一個好的選擇，但是，隨著接受皮試的人數增加，到底是哪個人的皮試到時間卻難以判斷。所以，要制作一個定時系統。隨時提醒這些容易忘記時間的人。鐘表的

4、數字化給人們生產生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關烘箱、通斷動力設備，甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數字化為基礎的。因此，研究數字電子鐘及擴大其應用，有著非?，F實的意義。摘要 2關鍵字2序論2一.設計任務4二.設計目的5三.設計要去6四.用中小規(guī)模集成電路設計并制作數字鐘74.1 各部分設計原理84.1.1電源電路94.1.2晶體震蕩及分頻電路104.1.3時間計數單元104.1.4譯碼與顯示電路114.1.5 校正時間114.1.6整點報時電路114.2 整機原理圖1

5、24.3 元器件的選擇124.4 電路調試和誤差分析124.4.1 總體調試134.4.2 蜂鳴器測試13二. 設計要求查閱資料，選定方案并進行論證；用中小規(guī)模集成電路設計并制作數字電子鐘；用CPLD器件的EDA技術設計數字電子鐘三.設計目的1.熟悉集成電路和CLPD器件2.掌握各個芯片的邏輯功能和使用方法3.了解數字鐘的組成和工作原理4.熟悉數字鐘的設計和制作四.中小規(guī)模集成電路設計制作數字電子鐘1.各部分設計原理數字鐘實際上是一個對標準頻率進行計數的計數電路，由于計數的起始時間不可能和標準時間一樣，所以需要在我們的電路上加上一個校時電路，必須做到準確穩(wěn)定，通常使用石英晶體振蕩器電路來構成數

6、字鐘。數字鐘是一個按時，分，秒的計時裝置。他的計時周期娃是24小時，顯示刻度為23點59分59秒。一個基本的數字鐘電路主要分為計數器，校時電路，報時電路。震蕩器組成。干電路系統由計數器，譯碼器和顯示器，校時電路，整點報時電路組成。4.1.1電源電路主要選用器件為變壓器，電感，橋堆，穩(wěn)壓管，電容需要分析電源部分的工作原理、元器件的選擇4.1.2晶體振蕩和分頻電路石英晶體振蕩器電路給數字鐘提供一個穩(wěn)定的脈沖信號，保證數字鐘準確穩(wěn)定。晶振出來的分頻從3端出來為2Hz再把脈沖信號接入雙D觸發(fā)器由5端出來就是1Hz的脈沖。對電路中所選擇的集成器件進行功能、管腳說明。4.1.3時間計數時間計數有時計數，分

7、計數，秒計數。時計數一般是24進制計數器，輸出兩位8421BCD碼形式。分計數和秒技術都是60進制計數器，我們選用74LS90。 第一組計數器74LS90-1用來做秒計數，計數范圍為00001001循環(huán)，每當計數到1001在輸入一個計數脈沖為0000，這時74LS90-1就由高電平變成低電平輸出一個脈沖到74LS90-2，作為74LS90-2一次秒十位計數。同時74LS90-1開始做下一個計數循環(huán)，秒十位計數6進制。（1）秒計數器，譯碼，顯示電路列出所選芯片的管腳和集成塊的邏輯功能表，說明在電路中的作用。（2）分計數，譯碼，顯示電路分析工作原理，說明集成芯片的功能、管腳排列（需要查手冊）（3）

8、時計數，譯碼，顯示電路列出所選芯片的管腳和集成塊的邏輯功能表，說明在電路中的作用。4.1.4譯碼和顯示電路譯碼和顯示電路是獅子座的計時最直觀的表現。譯碼是把給定的代碼翻譯出來，把時分秒計數器輸出的二進制代碼翻譯為相應的十進制。并通過LED數碼管。而譯碼器采用CD4511器件組成，在譯碼顯示電路輸出的信號驅動下，顯示出清晰的數字符號。4.1.5校時電路當重新接通或者出現誤差時間需要校正時，通常首先截斷正常的計數通路，然后進行人工觸發(fā)計數信號加到需要校正的技術單元的輸入端，校正后，再轉入正常的計數。采用RS基本觸發(fā)器和單刀雙制開關組成。列出所選芯片的管腳和集成塊的邏輯功能表，說明在電路中的作用。4

9、.16報時電路整點報時電路，根據要求，電路應該在5秒開始報時，當時間在59分54到59分59報時電路控制信號。當時間在59分54到59分59時，分十位，分個位，秒十位保持不變。報時電路可選74LS30來構成，蜂鳴器是一種電壓電聲器件，兩個輸入端都是極性的，較長的引腳和高電位相連，而蜂鳴器的正極和電源相戀。列出所選芯片的管腳和集成塊的邏輯功能表，說明在電路中的作用。4.2整機原理圖對整機工作原理作說明。另外，需補充電路的PCB板圖設計。4.3元器件的選擇4.4電路的調試和誤差分析4.4.1總體調試步驟1用示波器檢測石英晶振輸出信號的波形和頻率2將信號送入分頻電路，用示波器檢測輸出頻率是不是符合要

10、求3將脈沖送入時分秒計數器，檢查工作情況4觀察校時電路功能是否滿足要求5當分頻電路和計數器正常后，看電子鐘是否正常工作4.4.2蜂鳴器功能測試獅子座從00：59：50開始計數。當00：59：54蜂鳴器開始工作，發(fā)出一秒響一秒停的聲音，由此測試蜂鳴器工作正常六. 設計體會我認為用中小規(guī)模集成電路設計并制作數字鐘更容易讓人理解，可以從淺到深， 在此次任務后，我能夠鞏固和運用了在模擬電子技術和數字電子技術等課程中學到的知識和技能，掌握了常用電子電路的一般設計方法，提高了設計能力和技能 能熟悉的掌握了芯片的結構和工作原理，并且在用VHDL語言完成的時候，領悟到了VHDL語言有它自己獨特的地方，在充分理解的情況下才能進行電路設計，在設計電路的時候要從全局出發(fā)，不要只追求一個模塊的成功，還要考慮整體。對于出現的問題不要想當然，要從理論上分析，想清楚了在去尋找修改的方案，出現了自己沒有辦法解決的問題，也即使的想老師請教，節(jié)約了時