數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)論文

1、數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)論文 1 引言 由于集成電路制造技術(shù)日新月異，電子電路的設(shè)計(jì)日 趨復(fù)雜。為了能在電路付諸實(shí)現(xiàn)之前，完全掌握操作環(huán)境 因素(如電源電壓、溫度等)對電路的影響，利用電腦輔助 設(shè)計(jì)進(jìn)行電模擬與分析，并進(jìn)行輸入與輸出信號響應(yīng)的驗(yàn)證，可有效地節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)的時間與成本。 2設(shè)計(jì)目的 2.1掌握數(shù)字鐘的工作原理及其設(shè)計(jì)方法 2.2熟悉常用數(shù)字集成電路的使用方法 2.3應(yīng)用ewb軟件進(jìn)行仿真 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 3.1設(shè)計(jì)一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示的數(shù)字時鐘。（“時”和“分”的校準(zhǔn)電路部分為選做內(nèi)容） 3.2用中小規(guī)模集成電路（ewb中的74160、555定時

2、器）組成數(shù)字電子鐘，進(jìn)行組裝調(diào)試，并進(jìn)行仿真。 3.3畫出原理框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。 4 數(shù)字電子鐘的基本原理 4.1數(shù)字電子鐘的原理框圖 如圖1所示，秒脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器顯示時間。數(shù) 碼 管數(shù) 碼 管數(shù) 碼 管 譯 碼 器譯 碼 器 碼 器秒計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器時計(jì)數(shù)器555圖1 數(shù)字電子鐘原理框圖4.2秒脈沖產(chǎn)生電路 圖2所示為555集成定時器構(gòu)成的振蕩周期為1秒的多諧振蕩器。將該電路產(chǎn)生的秒脈沖信號送到計(jì)數(shù)器中，分別得到計(jì)“秒”的個位和十位、計(jì)“分”的個位和十位，以及計(jì)“時”的個位和十位的計(jì)數(shù)信號。 圖2由555集成定時

3、器構(gòu)成的多諧振蕩器 圖3計(jì)秒（或計(jì)分）的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)原理框圖4.3計(jì)數(shù)器 計(jì)“秒”（和計(jì)“分”）電路： “秒”計(jì)數(shù)是六十進(jìn)制，可由一級十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級六進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。如圖3所示。其中IC1和IC2 可選用74160/290等計(jì)數(shù)芯片。 IC1應(yīng)連接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器, IC2應(yīng)接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)。兩者一起構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即實(shí)現(xiàn)了記“秒”的功能。計(jì)“分”電路與計(jì)秒電路完全相同，可另外用兩個計(jì)數(shù)芯片IC3和IC4連接而成。 計(jì)“小時”電路： 小時的計(jì)數(shù)可以是二十四進(jìn)制（也可以是十二進(jìn)制），計(jì)數(shù)電路原理框圖如圖4所示。仍由兩塊集成計(jì)數(shù)芯片IC5和IC6組成。其中IC5為“小時”的個位計(jì)數(shù)，從初態(tài)QD

4、QCQBQA0000開始計(jì)數(shù)，當(dāng)IC5的計(jì)數(shù)輸入（每小時一個計(jì)數(shù)脈沖）CP5接收到由計(jì)分進(jìn)位輸出的第10個脈沖信號（對應(yīng)第10個小時）時，IC5應(yīng)當(dāng)復(fù)位，即QDQCQBQA0000。同時應(yīng)向IC6輸出進(jìn)位脈沖信號，此時IC6應(yīng)計(jì)數(shù)為0001。當(dāng)?shù)?0個脈沖到來時則應(yīng)為0010，當(dāng)?shù)?4個脈沖到來時，IC5和IC6的狀態(tài)都應(yīng)變?yōu)?000，即完成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)“小時”的功能。 圖4計(jì)小時的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)原理框圖圖四5調(diào)試要點(diǎn) 步驟如下： 5.1用示波器檢測振蕩器的輸出信號波形和頻率。 5.2將振蕩信號分別送入“時”“分”“秒”計(jì)數(shù)器，檢查各級計(jì)數(shù)器的工作情況。 5.3觀察校準(zhǔn)電路是否滿足

5、設(shè)計(jì)要求。 5.4觀察電子鐘是否準(zhǔn)確正常的工作。 6設(shè)計(jì)步驟 6.1秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì) 繪制電路原理圖 圖5 555定時器組成的多諧振蕩器該電路圖有一個555定時器和R1=48K，R2=48K電阻及C1=10uf和C2=0.01uf構(gòu)成。6.1.2周期T的測量 測量步驟及數(shù)值計(jì)算簡介：取輸出脈沖的占空比為q=2/3則(R1+R2)/(R1+R2)=2/3,故得R1=R2 周期的計(jì)算公式為：取C=10uf，T=1s，則T=(R1+2R2)*C*ln2=1,故得R1=R2=48K6.2六十進(jìn)制（秒）計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 繪制電路原理圖 圖6 74160構(gòu)成的六十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器1、 繪制步驟簡介：下面的一片的74160的CKA接秒脈沖源和上面的74160公接秒脈沖源，下面一片的進(jìn)位RCO接上面的ENP和ENT；由于采用異步清零，且74160為上升沿有效，為避免在下一級還沒有加脈沖時數(shù)碼管已經(jīng)顯示01，所以接成上面的電路圖，仿真波形如下：6.3分進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 繪制電路原理圖 圖7 74160構(gòu)成的六十進(jìn)制的電路圖6.4二十四時設(shè)計(jì)進(jìn)制： 6.4.1繪制電路原理圖 圖12二十四時電路圖6.5總電路圖圖8 74160構(gòu)成的二十四進(jìn)制的電路圖7.設(shè)計(jì)總電路圖8.設(shè)計(jì)體會 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