時鐘課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　時鐘課程的設(shè)計</b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)生學(xué)號： </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>　　專業(yè)班級： </b></p><p>　　2011 年 6 月</p><p><b>　　數(shù)字電子時鐘</b></p><p>　　摘  要：數(shù)字電子時鐘設(shè)計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，使集成塊控制

3、數(shù)碼管顯示時、分、秒，當(dāng)秒計數(shù)計滿60時就向分進(jìn)位，分計數(shù)器計滿60后向時計數(shù)器進(jìn)位，小時計數(shù)器按‘23翻0’規(guī)律計數(shù)。時、分、秒的計數(shù)結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計時發(fā)生誤差的時候可以用校時電路進(jìn)行校正。數(shù)字電子時鐘優(yōu)先編碼電路、譯碼電路將輸入的信號在顯示器上輸出；用控制電路和調(diào)節(jié)開關(guān)對LED顯示的時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以上兩部分組成主體電路。通過譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在報警電路上實現(xiàn)整點報時功能等，構(gòu)成擴(kuò)展電路。經(jīng)過布線、焊接

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

5、、分、秒進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間。</p><p>　　3）計時過程具有整點報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒進(jìn)行蜂鳴報時，以兩秒一響‘嘟’提醒，一直持續(xù)到整點，共響5聲停止。</p><p>　　4）振蕩電路提供秒脈沖，保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。</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)計思路</b></p><p>　　本設(shè)計包括：顯示電路、電源電路、報警電路、振蕩電路</p><p><b>　　顯示電路</b></p><p>　　計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數(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CD4511和一個LED數(shù)碼管連接成一個CD4511驅(qū)動電路，數(shù)碼管可從0---9顯示，以次來檢查數(shù)碼管的好壞。如圖2；</p><p>　　CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極 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 時不顯示數(shù)字。 LT：3腳是測試輸入端

8、，當(dāng)BI=1，LT=0 時，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，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(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>　　（2）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

10、電源轉(zhuǎn)化成5V直流電，電路主要功能是為整個設(shè)計電路供電。7805是個三端穩(wěn)壓管，+5V電壓輸出，有穩(wěn)壓取樣放大電路，保護(hù)電路過流、過壓、過熱，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)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(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，一類是用TTL門電路構(gòu)成；另一類是通過CMOS非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。由CMOS非門與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實現(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為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同

12、時提供了一個180度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(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>　?。?）整點報時電路</b></p><p>　　一般時鐘都應(yīng)具備整點報時電路功能，即在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘

13、會自動報時，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)雜的也可以是實時語音提示.。根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)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。報時電路選74AS32，選蜂鳴器為電聲器件。圖5即為整點報時電路：</p><p><b>　　圖5 報時電路</b></p><p><b>　　

14、（5)校時電源電路</b></p><p>　　當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進(jìn)行校正，通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有時、分、秒校正功能。因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中，圖6

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

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

17、蜂鳴器一個，導(dǎo)線若干。</p><p><b>　　四、設(shè)計體會</b></p><p>　　設(shè)計過程中遇到的問題及其解決方法：</p><p>　　在檢測CD4511驅(qū)動電路的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良。在實驗過程中，數(shù)碼管有幾段二極管時隱時現(xiàn)，有時會消失，用5

18、V電源對數(shù)碼管進(jìn)行檢測，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，再用萬用表歐姆檔檢測每一根線是否接觸良好，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時能接通，有時不能接通，把接觸不好的線重新接過后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。其次是由于芯片接觸不良的問題，用萬用表歐姆檔檢測有幾個引腳本該相通的地方卻未通，而檢測的導(dǎo)線狀況良好，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，本次實驗中還發(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>　　在連接晶振的過程中，晶振無法起振。在排除線與芯片的接觸不良問題后重新對照電路圖，發(fā)現(xiàn)是由于12腳未接地所至。</p><p>　　在連接六進(jìn)制的過程中，發(fā)現(xiàn)電路只能4、5的跳動，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是由于接到與非門的引腳接錯一根所至，經(jīng)糾正后能正常顯示。</p><p

20、>　　在連接校正電路的過程中，出現(xiàn)時和分都能正常校正時，但秒?yún)s受到影響，特別時一較分鐘的時候秒亂跳，而不校時的時候，秒從40跳到59，然后又跳回40，分和秒之間無進(jìn)位，電路在時,分,秒進(jìn)位過程中能正常顯示，故可排除芯片和連線的接觸不良的問題。經(jīng)檢查，校正電路的連線沒有錯誤，后用萬用表的直流電壓檔帶電檢測秒十位的QA,QB,QC和QD腳，發(fā)現(xiàn)QA腳時有電壓時而無電壓，再檢測秒到分和分到時的進(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)計電路中，往往是先仿真后連接實物圖，但有時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)計電路的連接圖中出錯的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯誤所引起的。</p><p>　　附錄二：數(shù)字電子時鐘電路圖&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) 中國鐵道出版社 2002.2 </p><