時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　時(shí)鐘課程的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)生學(xué)號(hào)： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　所在學(xué)院： &l

2、t;/b></p><p><b>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </b></p><p>　　2011 年 6 月</p><p><b>　　數(shù)字電子時(shí)鐘</b></p><p>　　摘  要：數(shù)字電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的電路主要由主體電路與擴(kuò)展電路組成，采用集成塊控制設(shè)計(jì)，使集成塊控制

3、數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，當(dāng)秒計(jì)數(shù)計(jì)滿(mǎn)60時(shí)就向分進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)60后向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按‘23翻0’規(guī)律計(jì)數(shù)。時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計(jì)時(shí)發(fā)生誤差的時(shí)候可以用校時(shí)電路進(jìn)行校正。數(shù)字電子時(shí)鐘優(yōu)先編碼電路、譯碼電路將輸入的信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)對(duì)LED顯示的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在報(bào)警電路上實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能等，構(gòu)成擴(kuò)展電路。經(jīng)過(guò)布線(xiàn)、焊接

4、、調(diào)試等工作后數(shù)字電子時(shí)鐘成形。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)字電子時(shí)鐘電路 振蕩電路 報(bào)警電路 </p><p><b>　　一、功能介紹</b></p><p>　　1）數(shù)字電子時(shí)鐘最主要是LED數(shù)碼管顯示功能，以24小時(shí)為一個(gè)周期，顯示時(shí)間時(shí)、分、秒。</p><p>　　2）具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)

5、、分、秒進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。</p><p>　　3）計(jì)時(shí)過(guò)程具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)，以?xún)擅胍豁憽健嵝?，一直持續(xù)到整點(diǎn)，共響5聲停止。</p><p>　　4）振蕩電路提供秒脈沖，保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。</p><p>　　5）具有直流電源電路，可直接輸入220V交流電壓。</p

6、><p><b>　　二、設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)包括：顯示電路、電源電路、報(bào)警電路、振蕩電路</p><p><b>　　顯示電路</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和

7、一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。一個(gè)CD4511和一個(gè)LED數(shù)碼管連接成一個(gè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管可從0---9顯示，以次來(lái)檢查數(shù)碼管的好壞。如圖2；</p><p>　　CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED數(shù)碼管顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器。圖1是CD4511引腳圖；圖中BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)不顯示數(shù)字。 LT：3腳是測(cè)試輸入端

8、，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，七段均發(fā)亮，顯示“8”。 LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。1、2、6、7為8421BCD碼輸入端。9-15腳為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。 8和16分別接地和+Vcc。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。表1是CD4511的功能真值表：</p><p

9、>　　圖1 CD4511引腳圖 </p><p>　　表１　CD4511的功能真值表</p><p><b>　　圖2顯示電路</b></p><p><b>　?。?）電源電路</b></p><p>　　本電路為+5V直流穩(wěn)壓電源，它由變壓器輸出12V交流電到輸出端，再經(jīng)過(guò)

10、電源轉(zhuǎn)化成5V直流電，電路主要功能是為整個(gè)設(shè)計(jì)電路供電。7805是個(gè)三端穩(wěn)壓管，+5V電壓輸出，有穩(wěn)壓取樣放大電路，保護(hù)電路過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱，輔助電路，電流源等功能。電路如圖2所示。</p><p>　　圖3電源電路（3）振蕩電路</p><p>　　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

11、使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類(lèi)，一類(lèi)是用TTL門(mén)電路構(gòu)成；另一類(lèi)是通過(guò)CMOS非門(mén)構(gòu)成的電路，本次設(shè)計(jì)采用了后一種。由CMOS非門(mén)與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻R1為非門(mén)提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門(mén)的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同

12、時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門(mén)構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。電路如圖4：</p><p>　　圖4 振蕩電路</p><p><b>　?。?）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路</b></p><p>　　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

13、會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用式是發(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(yǔ)音提示.。根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開(kāi)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)。報(bào)時(shí)電路選74AS32，選蜂鳴器為電聲器件。圖5即為整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路：</p><p><b>　　圖5 報(bào)時(shí)電路</b></p><p><b>　　

14、（5)校時(shí)電源電路</b></p><p>　　當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正，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)具有時(shí)、分、秒校正功能。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6

15、所示即為校時(shí)電路。</p><p><b>　　圖6 校時(shí)電路</b></p><p><b>　　三、主要元器件清單</b></p><p>　　1、電子時(shí)鐘顯示電路：LED數(shù)碼管6個(gè)、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)3個(gè)、470Ω電阻43個(gè)、3KΩ電阻3個(gè)、74LS08，CD4069，CD4518，CD4511集成塊各6個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干。&l

16、t;/p><p>　　2、電源電路：整流二極管5個(gè)、0.1uF2只、10 uF 、1000 uF各一只、LED發(fā)光二極管、2K電阻、LM7805各一個(gè)。</p><p>　　3、振蕩電路：CD4060，74LS74集成塊各一塊、10MΩ電阻14個(gè)、20 uF電容2個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干。</p><p>　　4、報(bào)時(shí)電路：74AS32，74LS11集成塊各2個(gè)、74AS30一個(gè)、

17、蜂鳴器一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決方法：</p><p>　　在檢測(cè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問(wèn)題，其中包括線(xiàn)的接觸不良和芯片的接觸不良。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)碼管有幾段二極管時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，有時(shí)會(huì)消失，用5

18、V電源對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè)，一端接地，另一端接觸每一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，再用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)每一根線(xiàn)是否接觸良好，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有幾根線(xiàn)有時(shí)能接通，有時(shí)不能接通，把接觸不好的線(xiàn)重新接過(guò)后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。其次是由于芯片接觸不良的問(wèn)題，用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)有幾個(gè)引腳本該相通的地方卻未通，而檢測(cè)的導(dǎo)線(xiàn)狀況良好，其解決方法為把CD4511的芯片拔出，根據(jù)孔的的狀況重新調(diào)整其引腳，使其正對(duì)于孔，再用力均勻地將芯片插入面包板中。此后發(fā)現(xiàn)

19、能正常顯示，本次實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)一塊壞的LED數(shù)碼管和兩塊壞的CD4511，經(jīng)更換后均能正常顯示。</p><p>　　在連接晶振的過(guò)程中，晶振無(wú)法起振。在排除線(xiàn)與芯片的接觸不良問(wèn)題后重新對(duì)照電路圖，發(fā)現(xiàn)是由于12腳未接地所至。</p><p>　　在連接六進(jìn)制的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電路只能4、5的跳動(dòng)，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是由于接到與非門(mén)的引腳接錯(cuò)一根所至，經(jīng)糾正后能正常顯示。</p><p

20、>　　在連接校正電路的過(guò)程中，出現(xiàn)時(shí)和分都能正常校正時(shí)，但秒?yún)s受到影響，特別時(shí)一較分鐘的時(shí)候秒亂跳，而不校時(shí)的時(shí)候，秒從40跳到59，然后又跳回40，分和秒之間無(wú)進(jìn)位，電路在時(shí),分,秒進(jìn)位過(guò)程中能正常顯示，故可排除芯片和連線(xiàn)的接觸不良的問(wèn)題。經(jīng)檢查，校正電路的連線(xiàn)沒(méi)有錯(cuò)誤，后用萬(wàn)用表的直流電壓檔帶電檢測(cè)秒十位的QA,QB,QC和QD腳，發(fā)現(xiàn)QA腳時(shí)有電壓時(shí)而無(wú)電壓，再檢測(cè)秒到分和分到時(shí)的進(jìn)位端，發(fā)現(xiàn)是由于秒到分的進(jìn)位未拔掉所至。&

21、lt;/p><p>　　在設(shè)計(jì)電路中，往往是先仿真后連接實(shí)物圖，但有時(shí)候仿真和電路連接并不是完全一致的，例如仿真的連接示意圖中，往往沒(méi)有接高電平的16腳或14腳以及接低電平的7腳或8腳，因此在實(shí)際的電路連接中往往容易遺漏，因此仿真圖和電路連接圖還是有一定區(qū)別的。在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的主要原因都是接線(xiàn)和芯片的接觸不良以及接線(xiàn)的錯(cuò)誤所引起的。</p><p>　　附錄二：數(shù)字電子時(shí)鐘電路圖&l

22、t;/p><p><b>　　附錄三：PCB板</b></p><p><b>　　五．參考資料 </b></p><p>　　閻 石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 1998.12 </p><p>　　王桂馨 數(shù)字電子技術(shù) 中國(guó)鐵道出版社 2002.2 </p><