課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子鬧鐘

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 數(shù)字鬧鐘的設(shè)計(jì)數(shù)字鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)帶有可定時(shí)起鬧的數(shù)字鐘1.有“時(shí)”、“分”十進(jìn)制顯示，“秒”使用發(fā)光二極管閃爍表示2.以24小時(shí)為一個(gè)計(jì)時(shí)周期3.走時(shí)過(guò)程中能按預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間（精確到小時(shí)）啟動(dòng)鬧鐘，以發(fā)光二極管閃爍表示，啟鬧時(shí)間為3s10s二、實(shí)驗(yàn)儀器及主要器件5V電源 1臺(tái)面包板 1塊74LS163 6片74LS00 5片74LS138 2片CD4511 4片LM555 1片74LS123 1片LED共陰極顯示器 4片電阻 若干電容 3個(gè)導(dǎo)線 15米三、設(shè)計(jì)原理方案系統(tǒng)構(gòu)成1、 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源l ） 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源即秒信號(hào)發(fā)生器2 ）可

2、采用LM555構(gòu)成多諧振蕩器，調(diào)整電阻可改變頻率，使之產(chǎn)生1Hz的脈沖信號(hào)（即T=1S）LM555管腳排列及電路T=0.7（RA+2RB)CT=1S,C=220uF計(jì)算得RA+2RB6.5K取RA=1.5K,RB=2.4K2.計(jì)時(shí)部分：時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為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。模60計(jì)數(shù)器采用異步方式如秒計(jì)數(shù)器：分成個(gè)位和十位，個(gè)位模十，十位模六。個(gè)位從0000計(jì)數(shù)到1001，利用置數(shù)端將個(gè)位從0000重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)將1001信號(hào)作為一個(gè)CP脈沖信號(hào)傳給十位，讓十位開(kāi)始從0000開(kāi)始計(jì)數(shù)。以此規(guī)律開(kāi)始計(jì)

3、數(shù)，直到十位計(jì)數(shù)到5，個(gè)位計(jì)數(shù)到9時(shí)，通過(guò)十位的置數(shù)端將十位清零，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，并將此信號(hào)作為一個(gè)CP脈沖信號(hào)傳給分計(jì)數(shù)器。模24計(jì)數(shù)器電路模24計(jì)數(shù)器采用同步方式,使用兩片74LS163芯片,cp脈沖均由分計(jì)數(shù)器提供第一片制成模10計(jì)數(shù)器，將1001信號(hào)提取出來(lái)后給與清零端。第二片芯片制成模為3的計(jì)數(shù)器，原數(shù)據(jù)給予0000信號(hào)將第一片芯片的0011信號(hào)與第二片芯片的0010信號(hào)提取出來(lái)給與第一片芯片的置數(shù)端與第二片芯片的清零端，上升沿過(guò)來(lái)之后，兩片芯片同時(shí)清零3、定時(shí)起鬧部分l ） 正點(diǎn)起鬧，不要求分2 ） 使用2片74LS138，分別選出小時(shí)的十位和個(gè)位3 ） 小時(shí)十位為02，3-8譯碼器

4、只使用前2個(gè)輸入端，小時(shí)個(gè)位為09，3-8譯碼器只有3個(gè)輸入端，會(huì)丟失幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)：8點(diǎn)、9點(diǎn)、18點(diǎn)、19點(diǎn)。 4 ） 還應(yīng)控制起鬧時(shí)間的長(zhǎng)短，用74LS123構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器起鬧部分框圖控制起鬧時(shí)間長(zhǎng)短：T=0.28RC(1+0.7k/R)采用2片74LS138，將控制十位的3-8譯碼器的A2端作為控制個(gè)位3-8譯碼器的最高位，這樣就可以滿足小時(shí)個(gè)位為0-9?？刂剖坏?-8譯碼器的A1，A0一起控制十位從0-2變化。4、完整的鬧鐘電路圖（ewb設(shè)計(jì)圖）四、電路安裝及調(diào)試電路安裝要求1.布局合理2.導(dǎo)線橫平豎直，且不要從集成塊上跳線3.導(dǎo)線緊貼面包板，連接可靠4.交叉線盡可能少調(diào)試方法：（1

5、）采用逐級(jí)調(diào)試的方法1.確保秒信號(hào)正常2.調(diào)試秒計(jì)數(shù)器3.調(diào)試分計(jì)數(shù)器，可將秒信號(hào)作為分計(jì)數(shù)器的CP脈沖4.調(diào)試小時(shí)計(jì)數(shù)器，可將秒信號(hào)作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的CP脈沖5.調(diào)試鬧鐘電路 （2）將秒信號(hào)發(fā)生電路中的電容換成比較小的電容，這樣使得分信號(hào)的脈沖周期比較短五、設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法1）將秒信號(hào)接入示波器，與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)比，出現(xiàn)誤差，但在允許范圍之內(nèi)。2）插上電源后發(fā)現(xiàn)秒信號(hào)和分信號(hào)的信號(hào)紊亂，分信號(hào)和秒信號(hào)同步計(jì)數(shù)。于是我們對(duì)秒的模六十進(jìn)行單脈沖及示波器的檢測(cè)，在檢查秒信號(hào)個(gè)位（模十計(jì)數(shù)器）時(shí)發(fā)現(xiàn)，14腳信號(hào)正確，而13，12，11腳信號(hào)紊亂。后進(jìn)行接線檢查，發(fā)現(xiàn)有線是虛接，再修改后

6、，13腳信號(hào)恢復(fù)正常，而12，11腳依舊紊亂。因查不出原因，而后對(duì)分信號(hào)進(jìn)行檢查。由于分秒計(jì)數(shù)器所采用的模六十一致，而分信號(hào)正常，故排除模六十計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)有誤。將分信號(hào)的器件替換控制秒信號(hào)的器件，秒信號(hào)依舊有誤，故排出器件問(wèn)題。最后進(jìn)行檢測(cè)面包板狀況，出現(xiàn)了讓人崩潰的狀況，面包板上控制秒信號(hào)個(gè)位的163芯片2腳所在的一縱列5個(gè)孔全部與地相連。我們不得不改變布局，進(jìn)行避讓。修改后，分秒模六十計(jì)數(shù)器正常。 3）剛接通電源時(shí)，小時(shí)計(jì)數(shù)器十位顯示7，后給予清零信號(hào)后顯示恢復(fù)正常。將秒脈沖接到小時(shí)計(jì)數(shù)器的個(gè)位CP端，在進(jìn)位時(shí)發(fā)現(xiàn)23：00時(shí)不能同時(shí)清零。對(duì)模二十四的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)采用的清零端為異步，后經(jīng)

7、過(guò)改造改成同步清零，清零正常。4） 在檢測(cè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問(wèn)題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)碼管有幾段二極管時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，有時(shí)會(huì)消失。用5V電源對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè)，一端接地，另一端接觸每一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時(shí)能接通，有時(shí)不能接通，把接觸不好的線重新接過(guò)后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。其次是由于芯片接觸不良的問(wèn)題，當(dāng)檢查到線路完全正確，并且確保導(dǎo)線沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，我們推測(cè)器件有問(wèn)題，其解決方法為把CD4511的芯片拔出，根據(jù)面包板孔的的狀況重新調(diào)整其引腳，使其正對(duì)于孔，再用力均勻

8、地將芯片插入面包板中，此后發(fā)現(xiàn)能正常顯示。 5）在檢查分信號(hào)到小時(shí)信號(hào)的進(jìn)位是否正常時(shí)發(fā)現(xiàn)有時(shí)顯示正常，有時(shí)顯示不穩(wěn)定。一時(shí)找不到問(wèn)題，經(jīng)過(guò)討論發(fā)現(xiàn)CP脈沖重疊造成顯示不穩(wěn)定。6） 在制作起鬧部分電路的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鬧鐘能完成基本功能，但無(wú)法在8，9，18，19點(diǎn)起鬧。通過(guò)分析和設(shè)計(jì)，我們采用卡諾圖化簡(jiǎn)將輸入信號(hào)接到功能腳的方法，到達(dá)在特殊時(shí)間起鬧的目的。至此，數(shù)字鬧鐘的調(diào)試全部結(jié)束并達(dá)到要求。六、心得體會(huì)本次數(shù)字鐘設(shè)計(jì)要求我們將理論付諸實(shí)踐，在實(shí)踐中進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)，最終當(dāng)我們看到自己設(shè)計(jì)好的數(shù)字鬧鐘時(shí)，我們激動(dòng)萬(wàn)分。首先，我們從沒(méi)有將以前學(xué)的各種知識(shí)整合到一起，所以這種有點(diǎn)綜合性的課設(shè)就要求我們?cè)谑煜っ總€(gè)工作部分的同時(shí)，能把他們有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。第二，在模六十和模二十四的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)中，要求我們對(duì)各個(gè)芯片的各引腳的功能很熟悉。在這個(gè)過(guò)程中，我們進(jìn)一步的熟悉的每個(gè)器件的用途和功能，尤其是4511和74LS123，這兩種芯片之前我們都沒(méi)有接觸過(guò)。第三，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中使用了EWB軟件，由于電路復(fù)雜，交叉線較多，所以就要求我們?cè)谶B接過(guò)程中細(xì)心的完成接線，并巧妙的布局使得面包板上的線不交叉。第四，當(dāng)我們連接好線路以后，在調(diào)試的過(guò)程中我們借助于示波器，借助于低頻信號(hào)發(fā)生器的單脈沖，一步步的排查錯(cuò)誤，在此過(guò)程中更深一步的熟悉的了解了示波器和低頻信號(hào)發(fā)生器的使用方法。 第五