數(shù)字電子線路綜合設(shè)計(jì)

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子線路綜合設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)

摘要數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。它實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過分頻器形成秒脈沖信號(hào)，秒脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)器電路，當(dāng)計(jì)滿24小時(shí)后又開始下一輪的循環(huán)計(jì)數(shù)。一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼顯示器等幾部分組成。振蕩電路：主要用來產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，因?yàn)闀r(shí)鐘的精度主要取決于時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率及穩(wěn)定度，所以采用石英晶體振蕩器。分頻器：因?yàn)檎袷幤鳟a(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率很高，要是要得到“秒”信號(hào)，需一定級(jí)數(shù)的分頻器進(jìn)行分頻。計(jì)數(shù)器：有了“秒”信號(hào)，則可以根據(jù)60秒為1分，24小時(shí)為1天的進(jìn)制，分別設(shè)定“時(shí)”、“分”、“秒”的計(jì)數(shù)器，分別為60進(jìn)制，60進(jìn)制,24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并輸出一分，一小時(shí)，一天的進(jìn)位信號(hào)。譯碼顯示：將“時(shí)”“分”“秒”顯示出來。將計(jì)數(shù)器輸入狀態(tài)，輸入到譯碼器，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器信號(hào)，呈現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的進(jìn)位數(shù)字字型。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。另外，計(jì)時(shí)過程要具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。關(guān)鍵詞:數(shù)字鐘振蕩計(jì)數(shù)校正報(bào)時(shí)目錄摘要 11設(shè)計(jì)目的32設(shè)計(jì)任務(wù)32.1設(shè)計(jì)任務(wù)及指標(biāo)32.2設(shè)計(jì)要求33數(shù)字電子鐘的組成和工作原理33.1數(shù)字鐘的構(gòu)成33.2原理分析43.3數(shù)字點(diǎn)鐘的基本邏輯功能框圖44方案設(shè)計(jì)與論證 54.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路 5-64.2分頻器電路 74.3時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 7-84.4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路 94.5校時(shí)電路 10-124.6報(bào)時(shí)電路 12-135單元電路的設(shè)計(jì) 145.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 145.2計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì) 145.2.160進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 145.2.224進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 155.3譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路 155.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì) 165.5報(bào)時(shí)電路 175.6電路總圖 186電路的裝配與調(diào)試過程196.1電路焊接196.2調(diào)試過程197仿真結(jié)果及分析 197.1時(shí)鐘結(jié)果仿真 197.2秒鐘個(gè)位時(shí)序圖 207.3報(bào)時(shí)電路時(shí)序圖 207.4測(cè)試結(jié)果分析 218收獲、體會(huì)和建議21-229參考文獻(xiàn)2210致謝22附錄1原件清單 23附錄2器件實(shí)物圖 241設(shè)計(jì)目的1．使學(xué)生在學(xué)完了《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的基本理論，基本知識(shí)后，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、拓寬知識(shí)面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子電路的工程實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。2．熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法，了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。學(xué)會(huì)檢查電路的故障與排除故障的一般方法。3．學(xué)會(huì)檢查電路的故障與排除故障的一般方法，掌握虛擬設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)使用一種電路分析軟件（PROTEUS等）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與分析的方法。2設(shè)計(jì)任務(wù)2．1設(shè)計(jì)任務(wù)及指標(biāo)用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘，具體要求如下：1．由晶振電路產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)。2．秒、分為00-59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3．時(shí)為00-23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4．可手動(dòng)校正：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)的校正。只要將開關(guān)置于手動(dòng)位置。可分別對(duì)秒、分時(shí)進(jìn)行連續(xù)脈沖輸入調(diào)整。5．整點(diǎn)報(bào)時(shí)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路要求在每個(gè)整點(diǎn)前鳴叫五次低音（500HZ），整點(diǎn)時(shí)再鳴叫一次高音（1000HZ）。2．2設(shè)計(jì)要求1.小組集中查找資料，討論，確定設(shè)計(jì)方案；2.根據(jù)選定方案確定實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的基本電路和擴(kuò)展電路，畫出電路原理圖及仿真電路圖）；3.根據(jù)經(jīng)濟(jì)原則選擇元器件及參數(shù)；4..小組進(jìn)行電路焊接、調(diào)試、測(cè)試電路性能，撰寫整理設(shè)計(jì)說明書。3數(shù)字電子鐘的組成和工作原理3．1數(shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字鐘一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、較時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路等部分組成，這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣的基本電路。3．2原理分析數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過分頻器形成秒脈沖信號(hào)，秒脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)器電路，當(dāng)計(jì)滿24小時(shí)后又開始下一輪的循環(huán)計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。另外，計(jì)時(shí)過程要具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。3．3數(shù)字點(diǎn)鐘的基本邏輯功能框圖圖1所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。圖SEQ圖\*ARABIC1系統(tǒng)原理框圖1.晶體振蕩器電路：晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。PAGE262.分頻器電路：分頻器電路將32768HZ的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。3.時(shí)間計(jì)數(shù)器電路：時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4.譯碼驅(qū)動(dòng)電路：譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。5.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路：一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能,即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi),數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí),以示提醒.其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波,較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語音提示。4方案設(shè)計(jì)與論證4.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路通過查找資料并展開討論，我們共同討論了三種不同的秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案。方案一：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。如圖2所示:圖SEQ圖\*ARABIC2555與RC組成的多諧振蕩器圖方案二:振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一時(shí)間脈沖信號(hào)。如圖3所示:圖SEQ圖\*ARABIC3石英晶體振蕩器圖方案三：由集成邏輯門與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器。如圖4所示:圖SEQ圖\*ARABIC4門電路組成的多諧振蕩器圖用555組成的脈沖產(chǎn)生電路:R1=15*103Ω，R2=68*103Ω，C=10μF

，則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)*103*10*106=0.947Hz,而設(shè)計(jì)要求為1Hz,因此其誤差為5.3%,在精度要求不是很高的時(shí)候可以使用。石英晶體振蕩電路:采用的32768晶體振蕩電路,其頻率為32768Hz,然后再經(jīng)過15分頻電路可得到標(biāo)準(zhǔn)的1Hz的脈沖輸出.R的阻值,對(duì)于TTL門電路通常在0.7～2KΩ之間;對(duì)于CMOS門則常在10～100MΩ之間。由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期不僅與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)，而且還取決于門電路的閾值電壓VTH，由于VTH容易受到溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，只能用于對(duì)頻率穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。綜上分析，選擇方案二，石英晶體振蕩電路能夠作為最穩(wěn)定的信號(hào)源。4．2分頻器電路通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將32768Hz的振蕩信號(hào)分頻為1HZ的分頻倍數(shù)為32768（），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。從盡量減少元器件數(shù)量的角度來考慮，這里可選多極２進(jìn)制計(jì)數(shù)電路CD4060和CD4040來構(gòu)成分頻電路。CD4060和CD4040在集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計(jì)數(shù)為14級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將32768Ｈz的信號(hào)分頻為２Ｈz，其內(nèi)部框圖如圖2.1所示，從圖中可以看出，CD4060的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。圖SEQ圖\*ARABIC5.1CD4060內(nèi)部框圖圖5.2CD4040內(nèi)部框圖CD4040計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模數(shù)為4096（），其邏輯框圖如圖5.2。如將32768Hz信號(hào)分頻為1Hz，則需外加一個(gè)8分頻計(jì)數(shù)器，故一般較少使用CD4040來實(shí)現(xiàn)分頻。綜上所述，可選擇CD4060同時(shí)構(gòu)成振蕩電路和分頻電路。按圖5.1，在和之間接入振蕩器外接元件可實(shí)現(xiàn)振蕩，并利用時(shí)計(jì)數(shù)電路中多一個(gè)2分頻器（后述）可實(shí)現(xiàn)15級(jí)2分頻，即可得1Hz信號(hào)。4．3時(shí)間計(jì)數(shù)器電路秒信號(hào)經(jīng)秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器之后，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)輸出信號(hào)，然后送至譯碼顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的要求?！懊搿焙汀胺帧庇?jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制。采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。4．3．1“分”、“秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器選用兩塊74SL90采用異步清零的方法完成60進(jìn)制。74LS90功能：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理說明：本電路是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長度為除5的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復(fù)位和置9輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長度（十進(jìn)制），可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。將“秒”的個(gè)位上的QD端引導(dǎo)“秒”的十位上的14引腳A端實(shí)現(xiàn)進(jìn)位。74SL90采用異步清零對(duì)于“秒”上的十位當(dāng)QDQCQBQA=0110時(shí)，通過異步清零把“秒”清零，同時(shí)通過一個(gè)二輸入與門將‘秒’的十位QCQB接入輸入端，輸出端接到‘分’的個(gè)位上的14引腳A端實(shí)現(xiàn)分的進(jìn)位。同理將“分”的個(gè)位上的QD端引導(dǎo)“分”的十位上的14引腳A端實(shí)現(xiàn)進(jìn)位。74SL90采用異步清零對(duì)于“分”上的十位當(dāng)QDQCQBQA=0110時(shí)，通過異步清零把“分”清零，同時(shí)通過一個(gè)二輸入與門將‘分’的十位QCQB接入輸入端，輸出端接到‘時(shí)’的個(gè)位上的14引腳A端實(shí)現(xiàn)分的進(jìn)位。圖6六十進(jìn)制示意圖4．3．2“時(shí)”二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器同樣可以選用兩塊74LS90完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)，示意圖如圖7圖7二十四進(jìn)制示意圖4.4譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路譯碼顯示電路是將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼譯成數(shù)碼管顯示所需要的高低電平，我們采用陰極七段數(shù)碼管，引腳如圖8。其則譯碼電路就應(yīng)選接與它配套的共陰極七段數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器。譯碼顯示電路可采用CD4511BC-7段譯碼驅(qū)動(dòng)器，其芯片引腳如圖9。譯碼器A、B、C、D與十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端相連接，a、b、c、d、e、f、g即為驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼顯示器的信號(hào)。根據(jù)A、B、C、D所得的計(jì)數(shù)信號(hào)，數(shù)碼管顯示的相對(duì)應(yīng)的字型。其具體電路圖如圖10。圖8陰極七段數(shù)碼管圖9芯片CD4511BC-7段譯碼驅(qū)動(dòng)器引腳圖10譯碼顯示電路4.5校時(shí)電路方案一：通常校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖11所示為所設(shè)計(jì)的校時(shí)電路。圖11方案一校正電路圖方案二：方案二與方案一原理差不多，但多了0.01uf的電容防抖動(dòng)。圖12方案二校正電路圖方案三：校準(zhǔn)電路由基本RS觸發(fā)器和“與”門組成，基本RS觸發(fā)器的功能是產(chǎn)生單脈沖，主要作用是起防抖動(dòng)作用。未撥動(dòng)開關(guān)K時(shí)，“與非”門G2的一個(gè)輸入端接地，基本RS觸發(fā)器處于“1”狀態(tài)，這是數(shù)字鐘正常工作，“分”進(jìn)位脈沖能進(jìn)入“分”計(jì)數(shù)器。撥動(dòng)開關(guān)K時(shí)，“與非”門G1的一個(gè)輸入端接地，于是基本RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)為“0”狀態(tài)。秒狀態(tài)可以直接進(jìn)入“分”計(jì)數(shù)器，而“分”進(jìn)位脈沖被阻止進(jìn)入，因而能較快地校準(zhǔn)分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。校準(zhǔn)后，將校正開關(guān)恢復(fù)原位，數(shù)字鐘繼續(xù)進(jìn)行正常計(jì)時(shí)工作。圖13方案三校正電路通過比較可知，方案二和方案三比方案一多了防抖動(dòng)的措施，穩(wěn)定性更好，方案二和方案三相比，防抖動(dòng)措施更好，更完備，但電路也更為復(fù)雜，成本也更高，通過比較選擇方案二，既能實(shí)現(xiàn)防抖動(dòng)功能，做出事物也更經(jīng)濟(jì)一些。4.6報(bào)時(shí)電路方案一：采用仿廣播臺(tái)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能：每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到正點(diǎn)時(shí)候發(fā)出響聲，通常按照四低音，一高音的順序發(fā)出間斷聲，以最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻為正點(diǎn)時(shí)刻。4低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、發(fā)生在59分53秒、發(fā)生在59分55秒、發(fā)生在59分57秒、，最后一聲高音（約1KHz）發(fā)生在59分59秒，他們的持續(xù)時(shí)間均為一秒。圖14方案一報(bào)時(shí)電路方案二：方案二與方案一實(shí)現(xiàn)功能一樣，電路不一樣。圖15方案二報(bào)時(shí)電路5單元電路的設(shè)計(jì)5.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)圖16產(chǎn)生1Hz時(shí)間脈沖的電路圖CD4060同時(shí)構(gòu)成振蕩電路和分頻電路。如圖14，在MR和RS之間接入振蕩器外接元件可實(shí)現(xiàn)振蕩，并利用時(shí)計(jì)數(shù)電路中多一個(gè)2分頻器可實(shí)現(xiàn)15級(jí)2分頻，即得1Hz信號(hào)。5.2計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)秒、分計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。小時(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5.2.160進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)“秒”計(jì)數(shù)器電路與“分”計(jì)數(shù)器電路都是60進(jìn)制，它由一級(jí)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級(jí)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接構(gòu)成。如圖17所示由兩塊74SL90采用異步清零的方法完成60進(jìn)制。圖17六十進(jìn)制示意圖5.2.224進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)同樣可以選用兩塊74LS90完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)，示意圖如圖18所示。圖18二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖5.3譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。其則譯碼電路就應(yīng)選接與它配套的共陰極七段數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器。譯碼顯示電路可采用CD4511BC-7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。譯碼器A、B、C、D與十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端相連接，a、b、c、d、e、f、g即為驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼顯示器的信號(hào)。根據(jù)A、B、C、D所得的計(jì)數(shù)信號(hào)，數(shù)碼管顯示的相對(duì)應(yīng)的字型。其具體電路圖如圖19。圖19譯碼顯示電路5.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì)數(shù)字種啟動(dòng)后,每當(dāng)數(shù)字鐘顯示與實(shí)際時(shí)間不符進(jìn),需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行校時(shí)。?！懊搿睍r(shí)，采用等待校時(shí)。?！胺帧薄ⅰ皶r(shí)”的原理比較簡(jiǎn)單，采用加速校時(shí)。對(duì)校時(shí)電路的要求是:1．在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)。2．在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。如圖17所示，當(dāng)開關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ盘?hào)和0相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順利通過與或門，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。與非門可選74LS00，非門則可用與非門2個(gè)輸入端并接來代替節(jié)省芯片。因此實(shí)際使用時(shí)，須對(duì)開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行消除抖動(dòng)處理，圖20為加2個(gè)0.01uF的電容。圖20校時(shí)電路圖5.5報(bào)時(shí)電路根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的QＣ和QＡ、個(gè)位的QＤ和QＡ及秒計(jì)數(shù)器十位的QＣ和QＡ相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。選蜂鳴器為電聲器件，蜂鳴器是一種壓電電聲器件，當(dāng)其兩端加上一個(gè)直流電壓時(shí)酒會(huì)發(fā)出鳴叫聲，兩個(gè)輸入端是極性的，其較長引腳應(yīng)與高電位相連，圖21的三極管時(shí)為了驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。圖21報(bào)時(shí)電路圖5.6電路總圖圖22電路總圖6電路的裝配與調(diào)試過程6．1電路焊接焊接時(shí)要主要布線和焊點(diǎn)的合理分布，盡量做到美觀。實(shí)際焊接過程中，要保證焊筆不要碰到已經(jīng)焊好的線，否則焊好的線很容易脫落。每焊接完一部分電路，就立即進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試無誤后方可進(jìn)心下一階段的焊接。插拔集成芯片時(shí)用力要均勻，避免芯片管腳在插拔中變彎、折斷。6．2調(diào)試過程實(shí)際調(diào)試中出現(xiàn)了不少問題，如顯示不正常，秒計(jì)時(shí)中滿六十后不進(jìn)位等等。仔細(xì)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)主要是電路的一些接線有錯(cuò)以及輸出脈沖不行。下面是我們的通電源逐級(jí)調(diào)試，逐級(jí)排除故障錯(cuò)誤的調(diào)試調(diào)試過程：1.用萬用表測(cè)量電壓源是否穩(wěn)定輸出5V電壓。2.用萬用表在CD4060的3腳測(cè)輸出電壓，如果讀數(shù)有規(guī)律地跳動(dòng)，且周期為近似為0.5s，則正常。同樣，用萬用表測(cè)分頻電路的輸出信號(hào)為1s，則正常。3.檢查各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作情況。將“秒”信號(hào)直接接入計(jì)數(shù)器的up端，檢查“秒”計(jì)數(shù)器和“秒”譯碼驅(qū)動(dòng)器和顯示器的工作是否正常，計(jì)數(shù)器是否為六十進(jìn)制、是否能正常進(jìn)位。以同樣的方法檢查“分”“時(shí)”計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)正常。4.校時(shí)電路經(jīng)分析可以工作但電路工作時(shí)校時(shí)電路的功能始終不能滿足校時(shí)要求。5.整機(jī)不能進(jìn)行工作，但將那塊顯示電路板接數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)箱的5V電源和脈沖發(fā)現(xiàn)電路能記數(shù)并可以進(jìn)位，制作的電源和脈沖能正常工作，實(shí)驗(yàn)不成功。7仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析7.1時(shí)鐘結(jié)果仿真圖23時(shí)鐘結(jié)果仿真圖7.2秒鐘個(gè)位時(shí)序圖圖24秒鐘個(gè)位時(shí)序圖7.3報(bào)時(shí)電路時(shí)序圖圖25報(bào)時(shí)電路時(shí)序圖蜂鳴器選擇的是500HZ的，所以500HZ的脈沖過來時(shí)候會(huì)發(fā)出四個(gè)脈沖，也就是前面提到的四個(gè)低音7.4測(cè)試結(jié)果分析經(jīng)測(cè)試之后，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的基本功能，比如計(jì)數(shù)，如圖23，同時(shí)多功能模塊校時(shí)功能和報(bào)時(shí)功能都可以使用，此次多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)是成功的。8收獲.體會(huì)和建議收獲與體會(huì)：1、加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，磨練了我們的意志力。我們各人之間好好的配合，分工合作，設(shè)計(jì)過程沒有一團(tuán)亂麻。更為可貴的是，我們彼此鼓勵(lì)，同舟共濟(jì)地處理每個(gè)問題。這種團(tuán)隊(duì)精神將是我們美好的回憶。我們花了很多心血來做這個(gè)課程設(shè)計(jì)，由于這兩個(gè)星期又要考試所以很緊的時(shí)間，后面出錯(cuò)的時(shí)候經(jīng)常檢查電路到凌晨2點(diǎn)多，但凡事不是一帆風(fēng)順的，我們遇到了許多困難。有些困難甚至看進(jìn)來難于解決，確實(shí)也是打擊了我們的信心。但我們毫不氣餒，認(rèn)真地檢查電路，檢查焊接的好壞，用堅(jiān)強(qiáng)的意志解決問題。2、加強(qiáng)我們對(duì)電子器件的了解。一直以來，我們都對(duì)電子器件都很感興趣，對(duì)電子應(yīng)用感到好奇。這次我們親自制作一個(gè)電子器件，雖然原理并不太復(fù)雜，但我們?cè)谶@一個(gè)過程，了解電子應(yīng)用的奇妙之處。3、提高了我們使用電腦對(duì)電路進(jìn)行仿真的能力。我們又要學(xué)會(huì)新的軟件Multisim來畫電路圖，并用它進(jìn)行仿真。這又讓我們的知識(shí)增多了。4、做到理論聯(lián)系實(shí)際。剛剛學(xué)過了數(shù)電這門課程，還沒完全弄懂某些元器件的原理和用途，而此次課程設(shè)計(jì)恰恰提供了一個(gè)好機(jī)會(huì)，讓我們從實(shí)踐中加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。5、以前我們?cè)陔娐穼?shí)習(xí)中學(xué)習(xí)了焊接電路板，但只是學(xué)了很短的時(shí)間，此次設(shè)計(jì)給我們上再多一次機(jī)會(huì)，提高了我們的動(dòng)手能力，焊接技術(shù)也有了很大提高。6、通過撰寫說明書，掌握了畢業(yè)論文的寫作規(guī)范，我們以后撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。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)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。這學(xué)期數(shù)電實(shí)驗(yàn)課的考試就是做的數(shù)字鐘，所以在計(jì)數(shù)模塊上面有以前的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)技術(shù)模塊很快就得出了正確的結(jié)果，雖然跟實(shí)驗(yàn)室用得芯片不一樣，但原理不一樣，我也得出結(jié)論，不同的電路可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單，最經(jīng)濟(jì)，最實(shí)用的電路。當(dāng)然這個(gè)不一定所有條件都符合，找到一個(gè)最大限度滿足各種條件的方案是我們?cè)O(shè)計(jì)的目標(biāo)。每次課程設(shè)計(jì)是一次難得的鍛煉機(jī)會(huì)，讓我們能夠充分利用所學(xué)過的理論知識(shí)還有自己的想象的能力，另外還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己處理分析電路，設(shè)計(jì)電路的能力。我相信是對(duì)我的一個(gè)很好的提高。平時(shí)在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)候，我們應(yīng)該更注重實(shí)踐，應(yīng)付考試有考試的方法。這次的課程設(shè)計(jì)