數(shù)電課程設(shè)計(jì)--數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　題目名稱：數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級(jí)： 電氣N101 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　

2、日 期： 2013/1/1 </p><p>　　電子技術(shù)與數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)分組：</b></p><p><b>　　兩人一組</b></p><p><b>　　二．時(shí)間安排：</b><

3、;/p><p><b>　　1周，進(jìn)度要求如下</b></p><p><b>　　三．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　對(duì)本次課程設(shè)計(jì)題目-----數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)指標(biāo)：</b></p><p>　　1.顯示時(shí)

4、、分、秒。.采用24小時(shí)制。</p><p>　　2.具有校時(shí)功能，可以對(duì)小時(shí)和分單獨(dú)校時(shí)，對(duì)分校時(shí)的時(shí)候，停止分向小時(shí)進(jìn)位。校時(shí)時(shí)鐘源可以手動(dòng)輸入或借用電路中的時(shí)鐘。</p><p>　　3.為了保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，由晶體振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。</p><p><b>　?。ǘ┚唧w要求：</b></p><p&g

5、t;　　1.畫(huà)出總體設(shè)計(jì)框圖，以說(shuō)明數(shù)字鐘由哪些相對(duì)獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間互相聯(lián)系，時(shí)鐘信號(hào)傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對(duì)原理作輔助說(shuō)明。</p><p>　　2.設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明。</p><p>　　3.選擇合適的元器件，設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號(hào)和輸出方式，在確保電路正確性同時(shí)，輸入信號(hào)和輸出方式要便于電路的測(cè)試和故障排除。在線路板上接線驗(yàn)證、

6、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路。</p><p>　　4.在驗(yàn)證各個(gè)功能模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路的元器件和布線，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個(gè)數(shù)字鐘電路的接線調(diào)試。</p><p><b>　?。ㄈ┲谱饕螅?lt;/b></p><p>　　自行裝配、接線和調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和測(cè)量的數(shù)據(jù)分析問(wèn)題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問(wèn)題包括元器件和電路

7、板故障引起的問(wèn)題。</p><p>　?。ㄋ模?shí)驗(yàn)儀器、工具：</p><p>　　1. 共陰八段數(shù)碼管/計(jì)數(shù)器/譯碼驅(qū)動(dòng)集成電路。</p><p>　　2. 導(dǎo)線/電阻/電容/石英晶體等</p><p><b>　　四．設(shè)計(jì)流程：</b></p><p>　　1．布置任務(wù)及查資料。</p&

8、gt;<p>　　2．初步確定設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行必要計(jì)算，畫(huà)出總體設(shè)計(jì)框圖。</p><p>　　3．標(biāo)出各個(gè)模塊之間互相聯(lián)系，時(shí)鐘信號(hào)傳輸路徑等，畫(huà)出總體原理圖，芯片連接總圖。</p><p>　　數(shù)字系統(tǒng)的制作與調(diào)試后，功能驗(yàn)證。</p><p>　　編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，答辯。</p><p><b>　　五．設(shè)計(jì)論文要求

9、：</b></p><p>　　格式要求：（見(jiàn)附錄）</p><p><b>　　（二）內(nèi)容要求：</b></p><p>　?、?說(shuō)明設(shè)計(jì)題目。 </p><p><b>　?、?設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。</b></p><p>　　③ 畫(huà)出設(shè)計(jì)的原理框圖，并要求說(shuō)明該框

10、圖的工作過(guò)程及每個(gè)模塊的功能。 </p><p>　?、?畫(huà)出各功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明（如10進(jìn)制到6進(jìn)制轉(zhuǎn)換的原理，個(gè)位到十位的進(jìn)位信號(hào)選擇和變換等）。</p><p>　?、莓?huà)出總布局接線圖（集成塊按實(shí)際布局位置畫(huà)，關(guān)鍵的連接單獨(dú)應(yīng)畫(huà)出，計(jì)數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線可以簡(jiǎn)化畫(huà)法，但集成塊的引腳須按實(shí)際位置畫(huà)，并注明名稱。）</p><p&g

11、t;　　⑥描述設(shè)計(jì)制作的數(shù)字鐘及其運(yùn)行結(jié)果。</p><p>　?、呖偨Y(jié)：設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法；課程設(shè)計(jì)中的心得體會(huì)；對(duì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議。</p><p><b>　?、嘣骷鍐?。</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的

12、主題是數(shù)字電子鐘。干電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、顯示器、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，這里用多諧振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24

13、進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)七位LED七段顯示器顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　綜述………………………………………………………………………1</p

14、><p>　　1、方案設(shè)計(jì)與選擇……………………………………………………1</p><p>　　2、原理設(shè)計(jì)和功能描述………………………………………………2</p><p>　　2.1數(shù)字計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)思想……………………………………………2</p><p>　　2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖……………………………………………2</p>

15、<p>　　2.3單元電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………3</p><p>　　2.3.1振蕩器電路………………………………………………………3</p><p>　　2.3.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路…………………………………………………3</p><p>　　2.3.3數(shù)碼管……………………………………………………………4</p>&

16、lt;p>　　2.3.4校時(shí)控制電路……………………………………………………4</p><p>　　2.3.5數(shù)字電子鐘原理效果圖…………………………………………5</p><p>　　2.4元器件清單…………………………………………………………6</p><p>　　3、數(shù)字電子鐘仿真效果圖……………………………………………6</p><

17、p>　　4、總結(jié)與體會(huì)…………………………………………………………7</p><p>　　5、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………7</p><p><b>　　綜述</b></p><p>　　隨著科技的快速發(fā)展，數(shù)字電子鐘在實(shí)際生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，小到普通的電子表，大到航天器等高科技電子產(chǎn)品中的計(jì)時(shí)設(shè)備。數(shù)字鐘是

18、一個(gè)將“時(shí)”，“分”,“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有整點(diǎn)報(bào)時(shí)附加功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”計(jì)數(shù)器、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。作為自動(dòng)化的一名學(xué)生掌握并能夠獨(dú)立自主設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘是必要和必須的，既可以加深對(duì)課本上理論知識(shí)的理解又能鍛煉自己的思考和解決問(wèn)題的能力。于是，在老師和學(xué)校的號(hào)召下，經(jīng)過(guò)查閱許多相關(guān)書(shū)籍和瀏覽許多網(wǎng)絡(luò)資

19、源，我做了這款簡(jiǎn)單數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1方案設(shè)計(jì)與選擇</b></p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)的復(fù)雜性和靈活性決定了數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方案有多種，如下是我總結(jié)的部分方案。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　脈沖信號(hào)源的選擇。用模電課程設(shè)計(jì)做

20、的方波發(fā)生器，信號(hào)發(fā)生器，脈沖芯片等方式都可以作為脈沖信號(hào)源，在此我選擇的是方波發(fā)生器，主要考慮的是它的易于制作和很好的穩(wěn)定性，更重要的是不用分頻，。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的選擇。時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的選擇同樣有多種，74LS160和 74LS161, 74LS190和74LS191等等都可以，考慮到其簡(jiǎn)單易用和作為課

21、本上重點(diǎn)內(nèi)容在此我們選擇的是74LS161。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　譯碼顯示器的選擇。DCD_HEX或7448加上SEVEN_SEG_COM_K等也是多種方案。這里我選擇的是DCD_HEX。</p><p>　　2 原理設(shè)計(jì)和功能描述</p><p>　　2.1數(shù)字計(jì)時(shí)器的設(shè)

22、計(jì)思想</p><p>　　要想構(gòu)成數(shù)字鐘，首先應(yīng)選擇一個(gè)脈沖源——能自動(dòng)地產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖信號(hào)。使用方波發(fā)生器，頻率就能達(dá)到1Hz，無(wú)需再使用分頻器。經(jīng)過(guò)方波發(fā)生器輸出的秒脈沖信號(hào)到計(jì)數(shù)器中進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于計(jì)時(shí)的規(guī)律是：60秒=1分，60分=1小時(shí)，24小時(shí)=1天，就需要分別設(shè)計(jì)60進(jìn)制，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。各計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)經(jīng)譯碼器、驅(qū)動(dòng)器到數(shù)字顯示器，是“時(shí)”、“分”、“秒”得以數(shù)字顯示出來(lái)。

23、</p><p>　　2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　2.3單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1振蕩器電路</p><p>　　晶體振蕩器是電子鐘的核心，晶體振蕩器設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響了整個(gè)電的好壞。這里我用方波發(fā)生器制作了一個(gè)

24、振蕩器。</p><p>　　其中Cf=1uf, Rf=1kΩ, R1=R2=1kΩ,則F=0.002/[2Rf*Cf *Ln(1+2R1/R1 )]≈1Hz</p><p><b>　　如圖：</b></p><p><b>　　圖2-3-1</b></p><p>　　2.3.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路&

25、lt;/p><p>　　時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器、時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其原理圖如下：</p><p><b>　　圖2-3-2</b></p><p><b>　　2.3.3數(shù)碼管</b&g

26、t;</p><p>　　數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管DCD_HEX，其已內(nèi)含譯碼器功能，所以不用再另加譯碼器。</p><p><b>　　圖2-3-3</b></p><p>　　2.3.4 校時(shí)控制電路</p><p>　　在剛接通電源或者時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)

27、誤差時(shí)，則需要進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)。調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)J2,J3分別對(duì)時(shí)、分單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或聯(lián)系脈沖輸入。校時(shí)電路由兩個(gè)方波發(fā)生器和二個(gè)開(kāi)關(guān)組成，實(shí)現(xiàn)時(shí)、分的校準(zhǔn)。</p><p><b>　　圖2-3-4</b></p><p>　　2.3.5數(shù)字電子鐘原理效果圖</p><p><b>　　圖2-3-5</b></

28、p><p><b>　　2.4元器件清單</b></p><p><b>　　表2-4</b></p><p><b>　　3、數(shù)字電子鐘仿真</b></p><p>　　下圖為仿真結(jié)果，仿真開(kāi)始時(shí)，方波發(fā)生器產(chǎn)生1Hz的脈沖信號(hào)。計(jì)數(shù)器接收到脈沖信號(hào)后開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果顯示在數(shù)碼

29、管上。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器達(dá)到59秒，然后來(lái)一個(gè)脈沖信號(hào)使分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，當(dāng)分計(jì)數(shù)器達(dá)到59分，然后再來(lái)一個(gè)脈沖信號(hào)使時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器達(dá)到24時(shí)，清零。下面為其中的一張仿真圖。</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　我很喜歡模電數(shù)電，因?yàn)楦杏X(jué)這些東西

30、很絞腦汁兒、很好玩，總想著什么時(shí)候能用這些知識(shí)做點(diǎn)什么東西出來(lái)。當(dāng)剛拿到題目時(shí)很興奮，心想總算有機(jī)會(huì)做點(diǎn)東西出來(lái)了?？墒钱?dāng)真正開(kāi)始做的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)不知從何下手，不能很好將書(shū)上所學(xué)連貫起來(lái)……</p><p>　　也就是從這時(shí)我才真正的明白理論知識(shí)學(xué)得好，或者說(shuō)是應(yīng)試能力練得好與真正的能力是有差距的。這次課程設(shè)計(jì)一路走來(lái)讓我學(xué)了好多東西。</p><p>　　首先，我想最重要的就是讓我明白了理

31、論和實(shí)踐的關(guān)系。</p><p>　　二、學(xué)會(huì)了如何使用Multisim軟件。</p><p>　　三、記住了很多元件的標(biāo)準(zhǔn)的名稱。</p><p>　　四、在實(shí)踐中了解了多種元件的功能和參數(shù)。</p><p>　　五、從仿真實(shí)踐中不僅學(xué)會(huì)了如何去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，也體會(huì)到了成功的喜悅和失敗的憂郁。</p><p>

32、　　六、提高了自己的讀圖和分析圖還有設(shè)計(jì)圖的能力。</p><p>　　總之，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了好多東西，這種課程設(shè)計(jì)對(duì)一個(gè)大學(xué)生是非常重要的，建議學(xué)校應(yīng)該多多舉辦類似的學(xué)習(xí)活動(dòng)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩(shī)白、華成英主編：《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》 [ M ] .（

33、 第四版 ）.北京：高等教育出版社,2006.5（2009重印）</p><p>　　[2]華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編，康華光主編：《電子 基礎(chǔ)——數(shù)字部分》 [M] . （第四版）. 北京:高等教育出版社，1988年</p><p>　　[3] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，閻 石主編：《 數(shù)學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ) 》 [M] . ( 第五版 ).北京：高等教育出版社，2006.5（2008年重?。?l