數(shù)字鬧鐘課程設(shè)計報告資料整理

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計報告數(shù)字鬧鐘

第一部分設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計、制作一個帶有校時功能、可定時起鬧的數(shù)字鬧鐘。1.2設(shè)計指標(biāo)有“時”、“分”十進(jìn)制顯示，“秒”使用分個位數(shù)碼管上的DP點(diǎn)顯示。2、計時以24小時為周期。(23:59→00:00)3、具有校時電路，可進(jìn)行分、時較對。4、走時過程能按預(yù)設(shè)的定時時間(精確到小時)啟動鬧鐘產(chǎn)生鬧鈴，鬧鈴響時約3s。第二部分設(shè)計方案2.1總體設(shè)計方案說明系統(tǒng)組成：秒信號發(fā)生器：由LM555構(gòu)成多諧振蕩器走時電路：計數(shù)器和與非門組成校時電路：秒信號調(diào)節(jié)鬧鐘電路：跳線的方法由計數(shù)器、譯碼器、組合邏輯電路、單穩(wěn)態(tài)電路組成顯示電路：譯碼器數(shù)碼管模塊結(jié)構(gòu)與方框圖第三部分電路設(shè)計與器件選擇3.1秒信號發(fā)生器3.1.1模塊電路及參數(shù)計算提供秒脈沖取R1=1.5K,R2=2.4KC=220uFT≈1S3.1.2工作原理和功能說明內(nèi)部電路組成:(1)分壓器(3個R)(2)電壓比較器內(nèi)部電路組成:(1)分壓器(3個R)(2)電壓比較器(A1、A2）(3)RS觸發(fā)器(4)反相器(5)晶體管T3.1.3器件說明1端GND地2端TR低電平觸發(fā)輸入1端GND地2端TR低電平觸發(fā)輸入3端UO輸出4端RD直接清05端CV電壓控制，不用時經(jīng)0.01F電容接地6端TH高電平觸發(fā)輸入7端D三極管集電極8端VCC電源(4.5V~18V)3.2走時電路設(shè)計3.2.1模塊電路及參數(shù)計算包括秒計時器、分計時器、時計時器，每一部分由兩片計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成。(1).秒計時器：十進(jìn)制與六進(jìn)制級聯(lián)而成，由兩片74LS163和與非門實(shí)現(xiàn)。(2).分計時器：同秒計時器。(3).時計時器：模24，計數(shù)顯示00~23。由兩片74LS160和與非門實(shí)現(xiàn)。3.2.2工作原理及功能說明秒分計時器原理時計數(shù)器原理74LS160其清零方式通常稱為“異步清零”，即只要清零端有效，不管有無時鐘信號，輸出端立即為0。譯碼顯示電路用譯碼器74LS48對計數(shù)結(jié)果進(jìn)行譯碼，譯碼后在共陰極數(shù)碼管上顯示。3.2.3器件說明74LS163結(jié)構(gòu)圖74LS160結(jié)構(gòu)圖74LS163結(jié)構(gòu)圖74LS160結(jié)構(gòu)圖74LS160管腳圖74LS160管腳圖3.3時間校對電路3.3.1模塊電路及參數(shù)計算用555輸出信號加至分，時計時器使其快速計數(shù)3.3.2工作原理和功能說明將所需要校對的時或分計數(shù)電路的脈沖輸入端切換到秒信號，使用快脈沖計數(shù)，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)時間后再切換回正確的輸入信號。3.3器件說明3號端口為輸出端，在此拉出一根導(dǎo)線作校時用3號端口為輸出端，在此拉出一根導(dǎo)線作校時用3.4鬧鐘電路設(shè)計 3.4.1模塊電路及參數(shù)計算3.4.2工作原理和功能說明利用譯碼器將時計數(shù)器輸出進(jìn)行譯碼，在譯碼輸出處通過跳線設(shè)置起鬧點(diǎn)。3.4.4器件說明單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:輸出端只有一個穩(wěn)定狀態(tài),另一個狀態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài)。加入觸發(fā)信號后，它可以由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過一定時間以后，它又會自動返回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。74LS123內(nèi)部包括兩個獨(dú)立的單穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)輸出脈沖的寬度，主要由外接的定時電阻(RT)和定時電容(CT)決定。單穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)時刻決定于A、B、CLR三個輸入信號。第四部分整機(jī)電路4.1整機(jī)電路圖見報告最后一頁4.2元件清單第五部分安裝調(diào)試與性能測量5.1電路安裝我們在星期一拿到實(shí)驗(yàn)器件后并沒有直接就開始動手連電路，我們的打算是星期一總體設(shè)計電子鐘的布局，以及了解各個元件的功能，星期二針對電子鐘的各個模塊的功能進(jìn)行電路的設(shè)計，包括走時電路，校時電路和鬧鐘電路，星期三搭連電路，星期四調(diào)試，星期五答辯。在搭連電路的過程中我的合作者主要負(fù)責(zé)48和數(shù)碼管的連接以及器件電源的連接，我主要負(fù)責(zé)走時電路以及鬧鐘電路的連接，星期三那下午連接完成，并進(jìn)行初步的調(diào)試。在連接電路的過程中遵循以下幾個原則：布局合理，元件布局合理規(guī)劃，盡量做到用線最少導(dǎo)線緊靠面包板交叉線路盡可能少5.2電路調(diào)試5.2.1調(diào)試步驟及結(jié)果5.2.2故障分析及處理面包板測試我們是將面包板上的電源插孔的上面部分接高，下面部分接地，在用蜂鳴器調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)只有接到第二排的電源插孔時蜂鳴器不響，于是我們分析可能是面包板中間負(fù)極連接沒有連好，我們換了一根導(dǎo)線重連后恢復(fù)正常。數(shù)碼管和48的測試接通電源后發(fā)現(xiàn)只有一個數(shù)碼管全部不亮，由于已經(jīng)排除電源沒電的可能，所以我們主要檢查數(shù)碼管和48本身，我們將48插緊后數(shù)碼管亮了。其中有一個數(shù)碼管的亮度相較于其他三個明顯偏暗，檢查之后沒有發(fā)現(xiàn)有任何的問題，我們估計可能是元件本身的問題，在實(shí)驗(yàn)室換了一個數(shù)碼管后恢復(fù)正常，至此在48和數(shù)碼管的調(diào)試結(jié)束。時間計數(shù)電路的測試采用校時電路調(diào)試的方法，將秒信號直接接到分電路上，顯示確實(shí)是到59后歸零并進(jìn)位。再將秒信號直接接到小時電路上顯示到23時歸零。最后將時間調(diào)到23:59分，用秒信號直接輸出，等待一分鐘后全部歸零，至此時間計數(shù)電路的調(diào)試完成，沒有發(fā)現(xiàn)任何的錯誤。鬧鐘電路的測試在檢查之前的步驟中并沒有連接蜂鳴器，因?yàn)槊看芜B接都會發(fā)出聲響，比較吵。連接蜂鳴器后，在我們設(shè)定的12時時并沒有發(fā)出聲響，并且整個過程只有接通的瞬間才會發(fā)出聲響，這讓我們匪夷所思，我們先檢查電路連接有沒有錯誤，確認(rèn)沒有后驗(yàn)證元件有沒有插緊，發(fā)現(xiàn)都沒問題依然是同樣的情況，我們請別組的同學(xué)幫我們看看，發(fā)現(xiàn)我們一個138的兩個接地的拐角沒有接地，接地后還是如此，我們就換了一個138試試，再測試問題解除。（在調(diào)試的過程中因?yàn)榉澍Q器一直比較吵，所以我們在后面的調(diào)試過程中一直采用發(fā)光二級管代替蜂鳴器，直到問題解除其他問題當(dāng)基本的問題都解決后，我們開始對整個電路做稍微的修改看看會有什么情況，我們將秒信號發(fā)生器那邊的2.4千歐的并聯(lián)一個小電阻后發(fā)現(xiàn)，信號頻率變快，將220μF的電拆除后發(fā)現(xiàn)信號跳的飛快。未解決的問題如果將面包板的電源線直接接到電源上，并多次打開關(guān)閉電源，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管一直顯示從00:00開始計數(shù)，并且蜂鳴器不響，如果是將電源一直打開使用面包板上的電源線一直觸碰的話，數(shù)碼管上就會以隨機(jī)的數(shù)字出現(xiàn)，并且在接通的瞬間蜂鳴器會響。還有就是用校時電路去校時時在接通或斷開的瞬間，數(shù)字有時會亂跳。第六部分課程設(shè)計總結(jié)通過本次實(shí)驗(yàn)對輸電知識有了更深入的了解，將其運(yùn)用到了實(shí)際中來，明白了學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)的意義，也達(dá)到了其培養(yǎng)的目的。在實(shí)驗(yàn)中，我也遇到了很多挫折，不過我都和同伴一一克服了，大家齊心協(xié)力解決了問題，使我明白了和他人共同合作的重要性。在以后的道路上我們也必須深刻認(rèn)識到團(tuán)隊合作的精神，投入今后的發(fā)展之中。成功就是在不斷摸索中前進(jìn)實(shí)現(xiàn)的，遇到問題我們不能灰心、煩躁，