多功能數(shù)字鐘課程設計方案報告文件

石家莊經(jīng)濟學院信息工程學院電子信息工程與通信工程專業(yè)電子技術課程設計報告題目：多功能數(shù)字鐘姓名劉嬌學號408109060216 班級4081090602指導教師李明亮2010年06月30日要求：1．指導教師按照課程設計大綱要求完成學生課程設計指導工作。2．課程設計任務書由指導教師照大綱要求填寫，內容要全面。3．課程設計報告由參加本學生填寫。課程設計結束時交指導教師。(打印稿一份，電子稿一份)4．指導教師要根據(jù)每一位學生課程設計任務完成情況，認真審核設計報告，并在課程設計結束時，給出客觀、準確的評語和成績。5．課程設計任務書和報告要語言流暢，圖表正確規(guī)范。6．本表要用鋼筆、圓柱筆填寫或打印，字跡工整。（請把此頁打印在封面的背面，打印時請刪除此句話）

課程設計任務書班級4081090602姓名劉嬌學號408109060216課程設計題目多功能數(shù)字鐘課程設計起止日期2010-06-14至2010-06-28實習地點教學實驗樓102課程設計內容與要求設計要求用中小規(guī)模集成芯片設計并制作多功能數(shù)字鐘，具體要求如下：1、準確計時，以數(shù)字形式顯示時(00～23)、分(00～59)、秒(00～59)的時間。2、具有校時功能。二、擴展1、仿電臺整點報時。2、定時控制，在24h內以5min為單位，根據(jù)需要在若干個預定時刻(可按照作息時間表安排)發(fā)出信號并驅動音響電路進行“鬧時”。指導教師李明亮2010年06月30日一、設計原理與技術方法：包括：電路工作原理分析與原理圖、元器件選擇與參數(shù)計算、電路調試方法與結果說明；軟件設計說明書與流程圖、軟件源程序代碼、軟件調試方法與運行結果說明。一、設計原理與技術方法：包括：電路工作原理分析與原理圖、元器件選擇與參數(shù)計算、電路調試方法與結果說明；軟件設計說明書與流程圖、軟件源程序代碼、軟件調試方法與運行結果說明。主體電路部分主體電路部分的電路主要由振蕩電路、計數(shù)電路、顯示電路、校時電路以及整點報時電路五大部分組成。主要流程圖為：振蕩電路的設計振蕩電路由振蕩器產(chǎn)生的脈沖，振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字鐘的精確程度，我們所設計的振蕩器由集成電路定時器555芯片和RC組成的多諧振蕩，其工作原理有555振蕩器的TR電壓比較器的C2的觸發(fā)輸入端和TH電壓比較器C1的閾值輸入端。本實驗中需設計3個由555定時器構成的多諧振蕩器輸出頻率分別為1KHz、1Hz、500Hz?；倦娐穲D如下：課程設計報告注：此表可加附頁圖1、集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器原理圖通過調節(jié)可變電阻，可實現(xiàn)輸出為1KHz的頻率。4、7腳間電阻與6、7腳間電阻均為100歐姆，電容C1為10uF時，可實現(xiàn)輸出為約500Hz的頻率。3）7腳間電阻為68K，6、7腳間電阻為15K，電容C1為10uF時，可實現(xiàn)輸出為1Hz的頻率。計數(shù)電路的設計整個計數(shù)器電路由秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器串接而成。這部分電路均使用集成電路74LS161實現(xiàn)秒、分、時的計數(shù)，其中秒、分為六十進制，時為二十四進制。當計數(shù)到59時，再來一個脈沖變?yōu)?0，然后重新開始計數(shù)。利用“異步置零”反饋到RD端，實現(xiàn)個位十進制，十位為六進制功能。時計數(shù)器為二十四進制，當開始計數(shù)時，個位按十進制計數(shù)，當計到23時，再來一個脈沖應該回到00.所以，必須使個位既能完成十進制計數(shù)，又能在高低位滿足23這一數(shù)字后，是計數(shù)器清零，采用十位的2和個位的4相與非后再清零。六十進制原理圖二十四進制原理圖3、顯示電路的設計譯碼、顯示采用共陰極LED數(shù)碼管LC5011-11和譯碼器74LS248。3、顯示電路原理圖4、校時電路的設計環(huán)形振蕩器，這主要是供自動校時用。喚醒振蕩器是利用延遲負反饋產(chǎn)生振蕩的。若開關處于連續(xù)端，則校正時，不需要按動單次脈沖，即可進行校正。連續(xù)脈沖由74LS04非門，2.2K可變電阻，200歐電阻及100UF電容構成。4、校時電路原理圖5、仿廣播電臺正點報時電路的設計仿廣播電臺正點報時電路的功能要求是：Ⅰ每當數(shù)字鐘計時快要到正點時發(fā)出聲響；Ⅱ通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響；Ⅲ以最后一聲高音結束的時刻為正點時刻。設4聲低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（約1kHz）發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時間均為1秒。由表可得只有當（Q0、Q1、Q2、Q3分別相當于QA、QB、QC、QD）分十位的Q2Q0=11分個位的Q3Q0=11秒十位的Q2Q0=11秒個位的Q0=1時音響電路才能工作5、整點報時電路原理圖總體電路圖：6、總體電路圖二、課程設計工作記錄：包括：設計步驟與時間安排、調試步驟與時間安排、課題完成結果說明2010年6月19日到2010年6月22日根據(jù)課程設計要求與安排，進行課題的選擇與資料收集工作。本小組最終選定多功能數(shù)字鐘課題并進行相關的資料搜集與課題討論。2010年6月23日，老師進行整體電路框圖的驗收與對選擇所需元器件的規(guī)格型號予以指導并制作元器件清單的列表。2010年6月24日到2010年6月27日根據(jù)小組的整體電路圖與各個部分的原理圖進行電路焊接工作，期間經(jīng)常遇見實際電路不能正常工作現(xiàn)象，需要不斷進行調試工作。2010年6月28日老師進行成品驗收工作并給予相應的評價與指導。調試步驟根據(jù)實驗確定的整體電路框圖與各個部分的原理圖，首先用multism軟件進行了仿真模擬以確定原理圖是否可實施。秒脈沖信號發(fā)生電路首先用面包板進行的實驗，出現(xiàn)理論結果后開始進行焊接工作。成品再用數(shù)字邏輯實驗箱進行結果檢測，結果不能產(chǎn)生脈沖信號，檢查原因是二極管正負極接反了。進行修改后的電路產(chǎn)生的脈沖與理論值有出入，對電阻電容進行調節(jié)來縮小誤差。顯示數(shù)碼管與芯片CD4511依照電路圖進行焊接，用數(shù)字邏輯實驗箱進行結果檢測。出現(xiàn)數(shù)碼管發(fā)光過亮并且芯片過熱現(xiàn)象，究其原因是電路電流過大導致，鑒于此現(xiàn)象把芯片CD4511換成74LS48。時分秒的焊接用到芯片74LS161，按照電路圖分別接成二十四、六十、六十進制。焊接后檢測電路出現(xiàn)不能進位，或者數(shù)字隨機跳動改變現(xiàn)象，經(jīng)檢查是由于電路虛焊或者某些導線接觸短路。校時與整點報時電路焊接后電路出現(xiàn)不能準確整點報時及校時過快不穩(wěn)定現(xiàn)象。經(jīng)檢查時由于導線位置接錯了和電阻阻值不適合。進行修改后電路可以正常工作。課題完成結果說明焊接過程中出現(xiàn)電路焊接錯誤現(xiàn)象，導致結果不能輸出或者輸出結果不正確，后來經(jīng)過檢查調試均改正并能正常工作。555定時器產(chǎn)生的脈沖不穩(wěn)定精確，只能進可能減小這種誤差。整體來說電路基本能完成預定功能，擴展的定點報時功能我們沒有選擇。心得通過這次課程設計，學到了很多，覺得自己對所學過的課程有了不一樣的認識，學到了不一樣的東西。通過動手焊接實際電路更容易對書中的理論進行理解并實際應用。還有平時不注意的元器件的正常工作電流和電壓對實際電路中的性能的影響很重要，這是我以后學習中應該要注意到的問題。還有對于比較復雜的電路，細心與耐心是很重要的，通常很小的一個錯誤就可能導致整個電路不能正常工作，檢查