電 子 課 程 設(shè) 計 電子時鐘

1、電子技術(shù)課程設(shè)計 羅天鵬電子技術(shù) 課程設(shè)計電氣與電子工程 系 電氣工程及其自動化 專業(yè)題目： 數(shù) 字 鐘 學生姓名： 羅天鵬 班號： 學號： 指導教師： 葛廣軍 時間： 2010 年 6月 21 日 2010年6月25日 指導教師評語：成績：一、設(shè)計目的1. 熟悉數(shù)字電路中有關(guān)計數(shù)器，RS鎖存器，顯示譯碼器，七段數(shù)碼顯示管，以及各種基本的邏輯元器件的綜合運用。2. 了解數(shù)字電子時鐘的工作原理，以及各個分電路，提高計數(shù)器功能擴展和組成的各種 進制計數(shù)電路的能力。3. 培養(yǎng)利用數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識來解決電子線路中常見實際問題的能力，以便積累實際電子制作的經(jīng)驗。二、設(shè)計要求1. 能顯示23h59m59

2、s，歸0后重新開始。2. 具有校時，校分，校秒的功能。3. 具有整點報時的功能。三、電路的總體結(jié)構(gòu)1、電路的總體原理框圖整點報時24進制時計數(shù)器譯碼器時顯示器秒顯示器分顯示器譯碼器譯碼器60進制分計數(shù)器60進制秒計數(shù)器校分控制電路校時控制電路 2、工作原理 由原理框圖可知：數(shù)字電子時鐘的主體電路是由兩個60進制的計數(shù)器，一個24進制的計數(shù)器，六個顯示譯碼器構(gòu)成，附加電路還有對應(yīng)的七段顯示數(shù)碼管，兩個校時電路和一個整點報時電路。數(shù)字時鐘的主要計時功能由主體電路計數(shù)器完成，當正常輸入時鐘信號時，用于秒計數(shù)的60進制計數(shù)器工作，當該計數(shù)器到達59時對上一級用于分計數(shù)的60進制計數(shù)器發(fā)出時鐘信號，同時

3、該秒計數(shù)器置0重新開始計數(shù)；同樣，當用于分計數(shù)的60進制計數(shù)器到達59時對上一級用于時計數(shù)的24進制計數(shù)器發(fā)出時鐘信號，同時該分計數(shù)器置0重新開始計數(shù)，進而完成時，分，秒的計數(shù)校時、校分、校秒和整點報時的附加電路，使數(shù)字鐘更加方便實用，為進一步完善電子鐘的設(shè)計，在下面會一一介紹分塊電路。四、各部分電路設(shè)計 1.60進制計數(shù)器圖1 60進制計數(shù)器60進制計數(shù)器由兩片76LS160N十進制計數(shù)器組成，74LS 160N的U3 構(gòu)成6進制計數(shù)器，利用U19芯片的進位輸出端發(fā)出的信號來控制U3芯片工作。具體工作過程如下：在U19芯片的CLK端接入時鐘脈沖信號，EP,ET,LD,RD端接高電平，每送入一

4、個脈沖信號，U19芯片便計數(shù)一次，每當計到9時，便從進位輸出端C輸出一個信號，此信號作用于U3芯片的CLK端，在U13芯片中利用輸出端和組和邏輯電路組成進位輸出接到高一級計數(shù)器，每次從U19芯片C端發(fā)出一個信號，U3芯片便計數(shù)一次，如此循環(huán)，便構(gòu)成了一個60進制的計數(shù)器。2.24進制計數(shù)器圖 2 24進制計數(shù)器 該分路圖與六十進制工作原理基本相同，當計時器計數(shù)到二十四進制計數(shù)器時，時計數(shù)器復位，即完成一個周期。因為與六十進制相似，在這里不在詳細說明。 3顯示譯碼器電路譯碼器顯示電路如上圖，可選用74LS160直接驅(qū)動共陰極數(shù)碼管。圖為六十進制計數(shù)器驅(qū)動顯示器。4. 校時電路圖 4 校時電路該電

5、路有三級門電路和四個開關(guān)組成，分別實現(xiàn)對“時”、“秒”、“分”的校準，當JI、J2閉合，J3接U1C門的輸入端時，U1A到U1C門均輸入為1，U1D輸入為0，U2B輸入為1 ，秒信號經(jīng)過U2A門送至秒個位計數(shù)器的輸入端，計數(shù)器進行正常計時。 時校準:當開關(guān)J1打開，J2閉合，J3接U1C門的輸入端,J4斷開時，U1A開啟，U1B關(guān)閉，U1D輸出為0，U2B輸出為1，秒信號直接經(jīng)U2A和U2B送至個位計數(shù)器，從而使顯示電路其每秒進一個數(shù)字，以實現(xiàn)快速的時校準，校準后J1將重新閉合。分校準：當開關(guān)J1閉合，J2打開，J3打開,J4接U1D門的輸入端時，U1C輸出為0，U1D輸出為1，U2B輸出為0

6、，這時秒信號只能通過U2A和U1B門直接送至分個位計數(shù)器，這時分快速計數(shù)器快速計數(shù)，當分校準后J2將閉合。秒校準：當開關(guān)J1、J2閉合，J4接U1D門的輸入端時，U1D門輸出為1，使U2B門開啟，加周期為0.5S的脈沖信，通過U2A U2B門送至秒個位計數(shù)器，使秒計數(shù)器計數(shù)速度提高一倍，加快秒計數(shù)器的校準速度。當秒顯示校準后，將J3恢復與U1C輸出端連接，J4打開，保證計數(shù)器的個位顯示器的個位顯示按校準后的時間進行正常計時。5：整點報時電路圖5 整點報時電路電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。當時間在59分50秒到59分59秒

7、期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，。選蜂鳴器為電聲器件，蜂鳴器是一種壓電電聲器件，當其兩端加上一個直流電壓時酒會發(fā)出鳴叫聲，兩個輸入端是極性的，其較長引腳應(yīng)與高電位相連，圖5的三極管時為了驅(qū)動蜂鳴器。五、整體電路圖 見附圖。六、設(shè)計總結(jié)1、設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法在該電路的設(shè)計過程中，遇到了不少問題，在這次課程設(shè)計的最后做了如下總結(jié)（1） 計數(shù)器的連接方式 解決方法:本設(shè)計需要二十四進制計數(shù)器和六十進制計數(shù)器，按照書上的器件連接方式，仿真的時候無法正常工作，在這種情況下，我們把書上計數(shù)器仔細看了一遍，對計數(shù)器加深了了解，又查閱有關(guān)Multisim7中計數(shù)器的連接

8、方法，才得知需要級聯(lián)方式。最后按照要求，在Multisim7連接正確，仿真成功。（2） 校時電路 解決方法:在這個設(shè)計上，我們遇到設(shè)計以來最大的困難，我們在這個電路設(shè)計上不知所措。開始，我們用單次脈沖控制各個計數(shù)器的CLK信號來實現(xiàn)校時校分功能，經(jīng)過詢問和老師指導，發(fā)現(xiàn)這個思路是錯誤的，經(jīng)過老師指點后，我們查閱了很多資料和下載了許多電路圖，綜合很多資料和電路圖，發(fā)現(xiàn)用SR鎖存器來實現(xiàn)校時校分的功能。在這個思路下 ，我們仔細研究，把電路圖設(shè)計出來。在這種情況下我們設(shè)計了兩個電路，如下圖，與我們采用的校時電路的相比，此電路結(jié)構(gòu)較復雜，且如果做實物圖時，成本較高。所以采用在分塊電路介紹的電路。（3）

9、 整點報時電路 解決方法：在這個設(shè)計上我們開始認為很簡單，想直接接上一個蜂鳴器就行了，但經(jīng)過老師指導，我們意識到如果使用蜂鳴器的話，雖說也能達到發(fā)出聲音的目的，但是蜂鳴器本身的功率很小，如果在實際電路中使用，可能在整點報時時發(fā)出的聲音很小，這就與電子時鐘的報時功能相違背。在這個思路上，我們想到模電學習時用的三極管的放大電路，利于這個電路，是發(fā)生信號變大，使音量變大，進而驅(qū)動一定功率的揚聲器工作。我們在這個電路也有兩種方案，如下圖，與我們在分塊電路采用的電路相比較，如下圖，此電路圖較為復雜，我們用的整點報時電路，加以改進，在該電路中由原來的只能在00分00秒報時，改進為在59分50、52、54、

10、56、58秒發(fā)出五次低音，在00分00秒發(fā)出一次高音，而控制該報時電路的是時、分、秒計數(shù)器的輸出信號。 （4） Multisim7畫圖 解決方法：在用Multisim7畫圖時，由于電路圖過于復雜，線連接多，在查閱其資料時，發(fā)現(xiàn)可以分頁，用放置偏頁式連接器，可以使電路顯的更加清晰。 2、設(shè)計體會通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手能力、獨立思考和解決問題的能力。我們在做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。認識來源于

11、實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導致導致整項工作的失敗。實習中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！此次課程設(shè)計，學到了很多課內(nèi)學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項目。在此，感謝于老師的細心指導，也同樣謝謝其他各組同學的無私幫助！3、對設(shè)計的建議我們做的數(shù)字鐘過于復雜化，沒有高度集成化，特別是報時電路，用語音報時很方便。覺得在開展課程設(shè)計之前，我們對于課程設(shè)計的了解太少了，特別是對于仿真軟件，直到課程設(shè)計的時候我們才開始接觸，希望老師在教學過程中應(yīng)該對這些內(nèi)容多加介紹，