單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)文檔十七

金石煒數(shù)字式電子鐘設(shè)計(jì).PAGE10.單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 綜述近年來隨著數(shù)字技術(shù)的迅速開展，各種中、大規(guī)模集成電路在數(shù)字系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號(hào)處理等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。這就迫切要求理工科大學(xué)生熟悉和掌握常用中、大規(guī)模集成電路功能及其在實(shí)際中的應(yīng)用方法，除通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)數(shù)字電路的根本實(shí)驗(yàn)方法、分析問題和故障檢查方法以及雙蹤示波器等常用儀器使用方法等根本電路的根本實(shí)驗(yàn)技能外，還必須培養(yǎng)大學(xué)生工程設(shè)計(jì)和組織實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。本次課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)根本電路的應(yīng)用和掌握，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)原理的指導(dǎo)下，初步具備根本電路的分析和設(shè)計(jì)能力，并掌握其應(yīng)用方法；自行擬定實(shí)驗(yàn)步驟，檢查和排除故障、分析和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的是培養(yǎng)學(xué)生初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，包括選擇設(shè)計(jì)方案，進(jìn)展電路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)展工程設(shè)計(jì)、提高實(shí)驗(yàn)技能的實(shí)踐。數(shù)字電子鐘是一種計(jì)時(shí)裝置，它具有時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能和顯示時(shí)間功能；具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。數(shù)字電子鐘由于采用了石英技術(shù)，走時(shí)精度高、穩(wěn)定性好，不需要經(jīng)常調(diào)校，使用攜帶方便。因此，在定時(shí)控制、自動(dòng)報(bào)時(shí)及時(shí)間程序控制等方面都得到廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)我查閱了大量的文獻(xiàn)資料，學(xué)到了很多關(guān)于數(shù)字電路方面的知識(shí)，并且更加穩(wěn)固和掌握了課堂上所學(xué)的課本知識(shí)，使自己對(duì)數(shù)字電子技術(shù)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。1、方案設(shè)計(jì)與分析1.1設(shè)計(jì)方案1、時(shí)鐘功能具有顯示時(shí)、分、秒的功能2、具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，在整點(diǎn)時(shí)使用蜂鳴器進(jìn)展報(bào)時(shí)1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)數(shù)字鐘一般是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾局部組成。這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣泛的根本電路，本設(shè)計(jì)直接采用由CB555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器產(chǎn)生振動(dòng)周期為1s的脈沖。并將信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)展計(jì)算，并把累加的結(jié)果以"時(shí)〞、"分〞、"秒〞的數(shù)字顯示出來。"秒〞的顯示由兩級(jí)計(jì)數(shù)器和譯碼器組成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)；"分〞的顯示電路"秒〞一樣，"時(shí)〞的顯示由兩級(jí)計(jì)數(shù)器和譯碼器組成的二十四進(jìn)制電路來實(shí)現(xiàn)。所有計(jì)時(shí)結(jié)果由六位數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)也可以采用單片機(jī)進(jìn)展控制，雖然以單片機(jī)核心的數(shù)字式時(shí)鐘制作方便，但是單片機(jī)的本錢比邏輯芯片高，所以不太適合本設(shè)計(jì)。1.3振蕩器的選擇振蕩器的作用是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。是數(shù)字電子鐘的核心之一，可以采用555定時(shí)器、門電路或者是石英晶體振蕩器產(chǎn)生。1.3.1石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器是由石英晶體、微調(diào)電容與集成反相器等元件構(gòu)成，構(gòu)造比擬復(fù)雜，原理圖如圖1-1：圖1-SEQ圖1-\*ARABIC11.3.2由555定時(shí)器組成的多謝振蕩電路為了制作方便，振蕩電路可選用構(gòu)造較為簡(jiǎn)單的555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，555定時(shí)器能夠極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以在施密特觸發(fā)器的根底上改接成多諧振蕩器。原理圖如圖1-2：圖1-SEQ圖1-\*ARABIC22、數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與根本原理數(shù)字電子鐘需要顯示"時(shí)〞、"分〞、"秒〞，它的周期為24小時(shí)，"時(shí)〞采用二十四進(jìn)制，"分〞采用六十進(jìn)制，"秒〞采用六十進(jìn)制。另外系統(tǒng)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，當(dāng)"分〞變?yōu)?9時(shí)，通過與非門控制蜂鳴器，進(jìn)展整點(diǎn)報(bào)時(shí)。由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路，為"秒〞計(jì)時(shí)器的個(gè)位提供周期為1s的方波脈沖，"秒〞計(jì)時(shí)器通過串聯(lián)進(jìn)位方式與"分〞位、"時(shí)〞位進(jìn)展連接，計(jì)時(shí)器芯片為74LS160,再通過譯碼芯片7448，與BS201進(jìn)展連接，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展顯示，利用7448芯片可以簡(jiǎn)化電路構(gòu)造，使電路故障發(fā)生率降低，布線也更加容易，系統(tǒng)原理圖如圖2-1：數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管74487448744874487448↑↑↑↑↑↑7448744874487448744874487448秒計(jì)時(shí)器↑↑↑↑↑↑秒計(jì)時(shí)器時(shí)計(jì)時(shí)器分計(jì)時(shí)器←←時(shí)計(jì)時(shí)器分計(jì)時(shí)器整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路多諧振蕩器↓↑整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路多諧振蕩器圖2-12.1由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器它是數(shù)字電子鐘的核心局部，它的精度和穩(wěn)定度決定于數(shù)字鐘的質(zhì)量。555定時(shí)器引腳圖如圖2-2，多諧振蕩器電路如圖2-3所示。多諧振蕩器為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)脈沖和為計(jì)數(shù)器提供校時(shí)脈沖。本電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)的周期為1s。圖2-SEQ圖1-\*ARABIC2圖2-32.2時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器秒信號(hào)經(jīng)秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器之后。分別得到顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的要求。"秒〞和"分〞計(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。要實(shí)現(xiàn)這一要求，可選用的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器較多，這里推薦74LS160或74LS161。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它由兩塊中規(guī)模集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160，一塊組成十進(jìn)制，另一塊組成六進(jìn)制。組合起來就構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖2-4所示六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖2-4二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它由兩塊中規(guī)模集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成。當(dāng)高位出現(xiàn)0010狀態(tài)，低位為0100狀態(tài)，即計(jì)到第24個(gè)來自"分〞計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生反應(yīng)清零信號(hào)，如圖2-5所示為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖2-52.3譯碼顯示電路選用器件時(shí)應(yīng)當(dāng)注意譯碼器和顯示器件相互配合。一是驅(qū)動(dòng)功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配。秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、和時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)分別輸送給各自的顯示譯碼器7448，在數(shù)送給各自的數(shù)碼管，顯示出時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。輸入A3、A2、A1和A0接收四位二進(jìn)制碼，輸出a～g為高電平有效，可直接驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器，三個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能，擴(kuò)大器件應(yīng)用。電路如圖2-6所示為計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路。圖2-62.4整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能是通過四路與非門將"分〞位的個(gè)位與十位連接在一起，當(dāng)個(gè)位變?yōu)?并且十位變?yōu)?時(shí)，輸出低電平信號(hào)，再通過非門變?yōu)楦唠娖叫盘?hào)，非門連接在NPN型三極管的基極，當(dāng)基極為高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作。在其他時(shí)刻蜂鳴器不工作。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖如圖2-7：圖2-72.5數(shù)字式電子鐘原理圖：圖2-83、課程設(shè)計(jì)體會(huì)我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。從而對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解，使我們進(jìn)一步加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，我更進(jìn)一步地熟悉了芯片的構(gòu)造及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問題的能力和通過查看相關(guān)資料來解決問題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，同時(shí)我們也掌握了做設(shè)計(jì)的根本流程，為我們以后進(jìn)展更復(fù)雜的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的根底。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績(jī)無須看的太過于重要，而是設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，電路中各個(gè)局部的功能是如何實(shí)現(xiàn)的。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各