數(shù)字電子鐘的設(shè)計給你不一樣的感覺

1、課程設(shè)計報告課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計題目：數(shù)字電子鐘的設(shè)計系 別：機(jī)電工程系專業(yè)班級： 商 檢 一 班學(xué)生姓名： 張 登 攀學(xué) 號： 02013093381 指導(dǎo)老師： 徐 思 成設(shè)計時間： 2011-11-15河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)班級商檢一班學(xué)號 學(xué)生姓名張登攀指導(dǎo)教師徐思成設(shè)計題目數(shù)字電子鐘的設(shè)計主要設(shè)計內(nèi)容1.標(biāo)準(zhǔn)秒振蕩器的設(shè)計2.計數(shù)器的設(shè)計3.譯碼顯示電路的設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo)74LS90集成計數(shù)器74LS49集成譯碼器共陰極七段數(shù)碼顯示管，顯示范圍0分00秒9分59秒工作計劃及安排1提出設(shè)計方案和設(shè)計思路2查找資料和文獻(xiàn)3進(jìn)行設(shè)計和

2、調(diào)試4進(jìn)行總結(jié)和完成報告主要參考資料及文獻(xiàn)【1】 康華光.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2000.【2】張湘潔.模擬電子技術(shù).鄭州: 河南科學(xué)技術(shù)出版社,2009.【3】劉志軍.模擬電路基礎(chǔ)實驗教程.北京:清華大學(xué)出版社,2005.【4】畢滿清.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.目 錄1設(shè)計的目的和任務(wù)42設(shè)計任務(wù)及要求.43設(shè)計方案.43.1標(biāo)準(zhǔn)秒振蕩器的設(shè)計53.2.計數(shù)器的設(shè)計63.3譯碼顯示電路的設(shè)計74畫出完整的電路圖并說明電路的工作原理.85電路的組裝和調(diào)試.96整個電路裝配所需元器件117收獲和體會.118參考文獻(xiàn).12一、設(shè)計題目：數(shù)字電子鐘的設(shè)計

3、：二、設(shè)計任務(wù)及要求：設(shè)計任務(wù)：要求由所學(xué)的數(shù)字電子知識以及查閱有關(guān)資料設(shè)計并制作出一臺數(shù)字電子鐘。而且要完成電路的裝配和調(diào)試。設(shè)計基本框圖如下：圖1數(shù)字電子鐘基本框圖要求：1.采用位數(shù)碼管，顯示范圍0分00秒9分59秒。2.詳細(xì)說明設(shè)計方案，并計算組件參數(shù)。包括選擇的依據(jù)和原理，參數(shù)確定的根據(jù)。三、設(shè)計方案：振蕩器由555定時器構(gòu)成。在555定時器的外部接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙萁M件構(gòu)成多諧振蕩器，再選擇組件參數(shù)使其發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)秒信號。計數(shù)器由74LS90集成記數(shù)構(gòu)成。根據(jù)74LS90的菜單可以知道它是一個集成的二五十進(jìn)制計數(shù)器。對于分記數(shù)因為顯示范圍是09所以一塊芯片就可以構(gòu)成。對于秒記數(shù)因為顯示范圍

4、是059所以可以用兩塊并聯(lián)構(gòu)成100進(jìn)制計數(shù)器后再強(qiáng)制清零即可。再外設(shè)一定的控制電路。譯碼顯示電路由74LS49作為譯碼驅(qū)動器和工陰極七段數(shù)碼顯示管構(gòu)成。中間設(shè)置一定的限流電阻即可。系統(tǒng)框圖如下：圖2簡化的系統(tǒng)框圖1.標(biāo)準(zhǔn)秒振蕩器的設(shè)計：首先我們來看一下標(biāo)準(zhǔn)秒振蕩器的核心555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理：圖3 555定時器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)555定時器的工作原理：555定時器的功能主要由上、下兩個比較器C1、C2的工作狀況決定。比較器的參考電壓由分壓器提供,在電源與地端之間加上VCC電壓,且控制端懸空,則上比較器C1的反相端“-”加上的參考電壓為2/3VCC,下比較器C2的同相端“+”加上的參考電

5、壓為1/3VCC。若觸發(fā)端S的輸入電壓V21/3VCC,下比較器C2輸出為“1”電平,SR觸發(fā)器的S輸入端接受“1”信號,可使觸發(fā)器輸出端Q為“1”,從而使整個555電路輸出為“1”;若閾值端R的輸入電壓V62/3VCC,上比較器C1輸出為“1”電平,SR觸發(fā)器的R輸入端接受“1”信號,可使觸發(fā)器輸出端Q為“0”,從而使整個555電路輸出為“0”。制電壓端外加電壓可改變兩個比較器的參考電壓,不用時,通常將它通過電容(0.01F左右)接地。放電管T1的輸出端Q為集電極開路輸出,其集電極最大電流可達(dá)50A,因此,具有較大的帶灌電流負(fù)載能力。若復(fù)位端RD加低電平或接地,可使電路強(qiáng)制復(fù)位,不管555電

6、路原處于什幺狀態(tài),均可使它的輸出Q為“0”電平。只要在555定時器電路外部配上兩個電阻及兩個電容組件,并將某些引腳相連,就可方便地構(gòu)成多諧振蕩器。其菜單如下：根據(jù)以上關(guān)于555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理可以初步設(shè)計出以下多諧振蕩電路：圖4 555構(gòu)成的多諧振蕩電路 圖5 多諧振蕩電路的工作波形下面我們來計算電路里面的組件參數(shù)值：電路里需要確定的組件參數(shù)值有：R1、R2和電容C的值。根據(jù)電路的計算可以知道多諧振蕩電路有如下特征：t=0.7R2C t=0.7(R1+R2)C 則有： f=根據(jù)計算和我們這次所具有的組件可以得到如下一組組件參數(shù)： R=1.0K R=1.5M C=1.0F 此時根據(jù)已知

7、公式計算可以知道 f1HZ。整個標(biāo)準(zhǔn)秒振蕩器就設(shè)計完了。2.計數(shù)器的設(shè)計：根據(jù)前面的敘述可以知道，要完成分、秒的計時要用到三塊74LS90集成計數(shù)器。對于分計時因為要求顯示范圍是09，因此一塊就可以完成了，但是對于秒顯示范圍是059，因此要兩塊才可以完成。在設(shè)計的時候每個計數(shù)器先讓其各自的CPA接各自的QA構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，而后再將兩個并聯(lián)構(gòu)成100進(jìn)制的計數(shù)器，再強(qiáng)制清零就可以了，也就是當(dāng)計數(shù)出現(xiàn)0110 0000時即刻馬上清零，由計數(shù)器的性質(zhì)可以知道要兩塊74LS90中的高位的一塊的QB和QC同時為“1”時即要馬上清零，也就是這兩個輸出端要分別接到并聯(lián)兩塊74LS90的清零端R01和R02

8、，這樣接線之后就可以使兩塊并聯(lián)的74LS90完成六十進(jìn)制的功能。然后從高位塊的QC輸出端接出進(jìn)位脈沖到分計數(shù)的CPA即可以完成要求的電子鐘所要求的計數(shù)功能了。由上面的分析可以知道方案一的計數(shù)器接線圖如下：3.譯碼顯示電路的設(shè)計：對于譯碼顯示電路，我們使用的是74LS49集成四七線譯碼器，在前面的敘述中我們可以知道要有三個譯碼電路，因此就需要三塊74LS49來完成譯碼功能。顯示器我們使用的是共陰極七端數(shù)碼顯示管，它的七個拐腳分別接74LS49的對應(yīng)七個腳，并且要在各個拐腳上接入高電平才能是顯示發(fā)亮，但是考慮到顯示管的承受電流的能力，因此要在各個拐腳接高電平的同時串入限流電阻，由顯示管的性質(zhì)可以知

9、道接入的限流電阻大小在幾百歐，所以我們選用這次設(shè)計提供的R=750的限流電阻。以上的敘述我們可以得到基本的譯碼顯示電路如圖：圖6基本譯碼顯示電路圖由以上的分析和基本譯碼顯示電路的圖可以十分容易得到這次要用到的譯碼顯示電路的完整電路圖如下：圖7譯碼顯示完整電路圖四、畫出完整的電路圖并說明電路的工作原理：由上面的分析和單元電路的設(shè)計我們可以十分容易得到整個電路的完整電路圖如下：電路的工作原理：將所有組件按照整個電路的接線方式對照接插到面包板上，檢驗沒有錯誤后接通電源，開啟振蕩器電源開關(guān)，電路便進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝粋€秒脈沖輸出后，秒個位計數(shù)的74LS90便開始計數(shù)并輸出0001到譯碼器，同時譯碼器譯

10、出“1”到七段顯示器，使其顯示為“1”。就這樣一個一個地計數(shù)，當(dāng)秒個位計數(shù)到1001即“9”時，這時候當(dāng)再來一個脈沖后，它就反轉(zhuǎn)到0000同時向秒十位發(fā)一個進(jìn)位脈沖，這樣，秒位的輸出就是0001也使與之相連的七段顯示器顯示“1”，這時顯示器就顯示“010” 也就是計數(shù)到0分10秒，就這樣一直計數(shù)下去，當(dāng)計數(shù)到059時，也就是0分59秒時即三個計數(shù)器的輸出為0000 0101 1001，當(dāng)下一個脈沖到來時，計數(shù)器應(yīng)該是計到0000 0110 0000，但是由于我們設(shè)置了強(qiáng)制清零端，所以這個狀態(tài)是在出現(xiàn)的那一剎那就使秒計數(shù)的兩塊74LS90強(qiáng)制清零到0000 0000同時向分計數(shù)器發(fā)一個進(jìn)位脈沖，

11、這樣就回輸出是0001 0000 0000，譯碼器接受到這個數(shù)據(jù)后即使七段顯示器顯示“100”也就是計時到1分00秒了。當(dāng)計時到9分59秒時，即返回到0分00秒循環(huán)計時。這就是方案一的計時工作原理。五、電路的組裝和調(diào)試:1.使用的主要儀器和儀表：因為這次的電路相對比較簡單，故只用了一個萬用表就可以完成整個電路的裝配了。2.電路的方法和技巧：在這次電路的裝配過程中，我才用了步步調(diào)試然后再整體調(diào)試的方法，具體就是：首先，將三塊七段顯示管合理地插到面包板上，將對應(yīng)的七個拐腳的分流電阻接好，檢查無誤后，即接一次5伏的高電平，這時每個顯示管都應(yīng)該顯示由七個亮條組成的8字樣，如果那個的某一條是暗的，這時就

12、可以對應(yīng)地檢查它的電路，看是接觸的問題還是管子本身有問題，這一步完成了后再向下一步進(jìn)行。我在這次的檢測中正好三個顯示管均正常。其次，將每個顯示管和對應(yīng)的每個譯碼器對應(yīng)的拐腳接好，然后對每一個譯碼器進(jìn)行測試。方法就是，在每一個譯碼器的輸入端D.C.B.A.分別接入從0000到1001的信號，比如要測試0110，那幺我們可以讓D和A都接地，讓B和C都接高電平就可以了。這樣我們可以檢查譯碼器是否工作正常，也就是看它是否譯碼無誤。比如當(dāng)接入是0101時，它譯碼顯示的結(jié)果應(yīng)該是“5”，如果不是我們就要檢查首先檢查兩個地方，一個就是要看輸入是否接線正確和接線是否接觸良好，二就是看譯碼器的輸出七個拐腳和顯示

13、管對應(yīng)的七個拐腳是否接線正確和接線是否接觸良好。最后，就是檢查計數(shù)器是否工作正常了。在這個環(huán)節(jié)我覺得還要分兩步進(jìn)行。一就是檢查每個計數(shù)器獨立的十進(jìn)制是否可以正確地完成。二就是檢查當(dāng)按照自己的電路接好后，它是否按照自己的設(shè)計工作。也就是是否完成我們要求的六十進(jìn)制以及應(yīng)該具有的各種分頻功能。當(dāng)這三步走完而且都無誤后，我們就可以按照我們的完整電路將所以組件進(jìn)行連接，進(jìn)行最后的調(diào)試。 3.調(diào)試中所進(jìn)行判斷和分析的依據(jù)：我覺得在這個電路中的主要依據(jù)就是看它的計數(shù)是否正常，也就是秒個位到秒十位的十進(jìn)制是否穩(wěn)定正確，秒到分的六十進(jìn)制是否穩(wěn)定正確就可以了。六、整個電路裝配所需元器件:74LS90集成計數(shù)器 3

14、個 74LS49集成譯碼器 3個共陰極七段數(shù)碼顯示管 3個 750的電阻 21個 1K的電阻 1個 1.5M的電阻 1個1F的電容 1個 0.01F的電容 1個優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線 若干條5V直流電源一個面包板一塊七、收獲和體會：我在這次的設(shè)計里的收獲和體會是比較多的，大致總結(jié)如下：1.要學(xué)會搜集和查閱資料。對于我們接觸的許多東西，我們可能是沒有學(xué)過的，甚至沒有見過的，我們要學(xué)會從各種渠道去搜集關(guān)于這個方面的知識，去學(xué)習(xí)它，知道可以應(yīng)用它。2.如何完成一個任務(wù)。對于我們接觸到一個任務(wù)時，我們要學(xué)會將這個任務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，也就是盡量轉(zhuǎn)化到我們熟悉的知識上來。當(dāng)我們完成任務(wù)的轉(zhuǎn)化后，還要學(xué)會分解任務(wù)，也就是要清楚

15、，我們要完成這個任務(wù)要分為那幾個部分，就象這次的設(shè)計要分解為標(biāo)準(zhǔn)秒振蕩器、計數(shù)器、譯碼驅(qū)動器和顯示器四個小任務(wù)，然后再各個任務(wù)擊破。3.對于我們在做事過程中發(fā)現(xiàn)的問題要冷靜的思考，不要盲目的進(jìn)行。有一些問題當(dāng)你好好思考一下時，就會發(fā)現(xiàn)是一個很好解決的問題。二盲目的進(jìn)行，只會是浪費時間沒有效果。4.在一些實際的操作過程中，要學(xué)會去嘗試自己的想法，不要局限于書本。也就是學(xué)會一點創(chuàng)新精神?？傊谶@次設(shè)計過程中所得到的體會，在過去是沒有過的，在書本是也是無法找到的。所以，我十分珍惜和留戀這次的課程設(shè)計，在這次的課程設(shè)計中，我們的指導(dǎo)老師徐老師給予了我們十分大的幫助，而且教會了我們許多的關(guān)于以后的學(xué)習(xí)、工作方面應(yīng)該如何去做。我在以后的學(xué)習(xí)、工作中一定會把這次的體驗加以發(fā)揚光大。我相信我以后可以做的更好！八、參考文獻(xiàn):【1】康華光.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京 :高等教育出版社,2000.【2】張湘潔.模擬電子技術(shù).鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2009.【3】劉志軍.模擬電路基礎(chǔ)實驗教程.北京:清華大學(xué)出版社,2005.【4】畢滿清.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計.北京:機(jī)械工業(yè)出版