數(shù)字鐘課程設計

1、<p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　課程名稱： 數(shù)電技術課程設計 </p><p>　　題 目： 數(shù)字鐘的設計 </p><p>　　系 （院）： 電子工程學院 </p><p>　　學 期： 2011-

2、2012-2 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　課程名稱 </p><

3、p><b>　　數(shù)字時鐘</b></p><p><b>　　設計目的</b></p><p>　　1.使學生在學完了《數(shù)字電子技術》課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運用所學理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓練，鍛煉動手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。</p><p>

4、　　熟悉集成電路的引腳安排， 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包板結構及其接線方法，了解數(shù)字鐘的組成及工作原理</p><p>　　培養(yǎng)獨立思考、獨立準備資料、獨立設計規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。</p><p>　　培養(yǎng)書寫綜合設計實驗報告的能力</p><p><b>　　設計要求</b></p><p>　　1.

5、時間以二十四小時為周期；</p><p>　　2.能夠顯示時.分.秒;</p><p>　　3.有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間</p><p>　　4.計時過程具有鳴報功能，當時間達到整點前5秒進行蜂鳴報時；</p><p>　　5．為了保證計時的穩(wěn)定及準確須由晶體振蕩器提供表針時間基準信號</p>

6、<p><b>　　6. 畫出電路圖</b></p><p>　　7．進行電路仿真與測試</p><p><b>　　設計原理及框圖</b></p><p><b>　　電路的組成原理：</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘主要分為數(shù)碼顯示器，60進制和24進制計

7、數(shù)器，頻率振蕩器和校時報時這幾個部分。數(shù)字電子鐘要完成顯示需要6個數(shù)碼管，八段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實現(xiàn)時.分.秒的計時器需要60進制計數(shù)器和24進制計數(shù)器，在仿真軟件中發(fā)生函數(shù)信號可以用函數(shù)器仿真，頻率可以隨意調(diào)整。60進制可能由10進制和6進制的計數(shù)器串聯(lián)而成，而小時的24進制可以采用74LS160計數(shù)端觸發(fā)實現(xiàn)。頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來提供，也可以由55定時器產(chǎn)生脈沖并分頻為1Hz。主題思想如圖1示：<

8、/p><p><b>　　圖1主題思想</b></p><p><b>　　單元電路的設計</b></p><p>　　2.1石英晶體振蕩器與分頻器</p><p>　　石英晶體振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有頻率，而與外接的電阻、電容無關。石英晶體的頻率由石英晶體的結晶方向和外形尺寸所決定，具有極

9、高的頻率穩(wěn)定性。它的頻率穩(wěn)定度可達—，足以滿足大多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定度的要求。在數(shù)字鐘的設計與制作中應采用石英晶體振蕩器，因為石英晶體具有壓電效應，是一個壓電器件。當交流電壓加在晶體兩端，晶體先隨電壓變化產(chǎn)生對應的變化，然后機械振動又使晶體表面產(chǎn)生交變電荷。當晶體幾何尺寸和結構一定時，它本生有一個固定的機械頻率。當外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時，晶體片的機械振動最大，晶體表面電荷量最多，外電路的交流電流最強，于是產(chǎn)生振蕩，因此

10、將石英晶體按一定方位切割成片，兩邊傅以電極，焊上引線，再用金屬或玻璃外殼封裝即構成石英晶體。石英晶體的固有頻率十分穩(wěn)定。另外石英晶體的振動具有多諧性，除了基頻振動外，還有奇次諧次泛音振動，對于石英晶體，既可利用基頻振動，也可利用泛音振動。前者稱為基頻晶體，后者稱為泛音晶體，晶片厚度與振動頻率成反比，工作頻率越高，要求晶片厚度越薄。將石英晶體作為高Q值諧振回路元件接入反饋電路中，就組成了晶體振蕩器。</p><p>

11、;　　可以利用石英晶體產(chǎn)生32768Hz的頻率，然后經(jīng)過CD4060的十四分頻，再用74LS74二分頻就可以產(chǎn)生1Hz的脈沖，如圖2。 </p><p>　　圖2石英晶體振蕩器及分頻器</p><p><b>　　2.2計數(shù)器</b></p><p>　　秒信號經(jīng)秒計數(shù)器.分計數(shù)器.時計數(shù)器之后，分別得到“秒”個位十位，“分”個位十位，以及“時

12、”個位十位輸出信號，然后送至顯示電路，以便實現(xiàn)用數(shù)字顯示時.分.秒的要求?！懊搿焙汀胺钟嫈?shù)器應為六十進制，二“時”計數(shù)器應為二十四進制。采用10進制計數(shù)器74LS160來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。</p><p>　　計數(shù)器選用集成電路74LS160進行設計較簡便。74LS160是10進制同步加法計數(shù)器，它具有異步清零、同步置數(shù)的功能。74LS160功能表如表所示。表1中RD’是低電平有效的同步清零輸入端，LD

13、’是低電平有效才同步并行置數(shù)控制端。</p><p>　　表1 74LS160功能表</p><p>　?。?）二十四進制計數(shù)器</p><p>　　如圖3所示，時計數(shù)器電路由U3和U4兩部分組成。當時個位U4計數(shù)為4，U3計數(shù)為2時，兩片74LS160復零，從而構成24進制計數(shù).</p><p>　　圖3二十四進制計數(shù)器</p>

14、<p>　　（2） 六十進制計數(shù)器</p><p>　　如圖4所示，分秒計數(shù)電路由U3和U4兩部分組成。當時十位U4計數(shù)器為5，U3計數(shù)為5，兩片74LS160，再加上一片74LS13，從而構成60進制計數(shù)。</p><p><b>　　圖4六十進制計數(shù)器</b></p><p><b>　　2.3組成的數(shù)字鐘</

15、b></p><p>　　數(shù)字中系統(tǒng)的組成利用上面的六十進制和二十四進制遞增計數(shù)器子電路構成的數(shù)字鐘系統(tǒng)如圖5所示</p><p><b>　　圖5數(shù)字鐘系統(tǒng)</b></p><p><b>　　2.4校準電路</b></p><p>　　數(shù)字鐘應具有分校正功能，一次，應截斷分個位和時個位的直

16、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。校正信號可直接取值信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號，輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當開關打到一端時，正常輸入信號可以順利通過，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當開關打到另一端時，信號產(chǎn)生校正電路處于校時狀態(tài)。如圖6、圖7、圖8所示：</p><p><b>　　圖6分鐘校時系統(tǒng)</b></p><p><

17、b>　　圖7小時校時系統(tǒng)</b></p><p>　　圖8完整時間校準系統(tǒng)</p><p><b>　　2.5報時電路</b></p><p>　　電路應在整點前5秒開始報時，即在59分55秒到59分59秒期間時，報時電路控制信號。</p><p>　　當時間子啊59分55秒到59分59秒期間時，分十位

18、.分個位和秒十位保持不變，分別為5 9和5，因此可將計數(shù)器十位的Qc和Qa，個位的Qd和Qa及秒計數(shù)器十位的Qc和Qa相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。電路如圖9所示：</p><p><b>　　圖9報警系統(tǒng)</b></p><p><b>　　所用元件列表</b></p><p><b>　　六．設計體會<

19、;/b></p><p>　　經(jīng)過這段時間的課程設計，我學到了許多東西，對課本上的內(nèi)容的理解加深了印象，同時也學會了一種學習的態(tài)度。</p><p>　　理論要聯(lián)系實踐，當然實踐也離不開理論，由于對課本的內(nèi)容還不是很熟悉，所以在做這個課程設計前，我先把課本的重點知識復習了一遍，時序邏輯電路、組合邏輯電路等，然后就是到圖書館查找相應的資料，抱著好幾本書就在那里認真地查，查的過程中也看到

20、了很多關于CMOS芯片的應用實例。</p><p>　　理論上的知識搞定了，接下來就是開始設計了。multisim仿真，給我的印象是簡潔實用，很多電路都能在上面先進行仿真，不過我這個題目的核心芯片在仿真上面，出現(xiàn)了一些問題，一些管腳的位置和實際的不一樣，仿真調(diào)試不成功，于是我就想到，按照理論來講這是沒有錯的，為了驗證清除，我先將電路進行分模塊調(diào)試，把每一部分都仔細檢查了一遍，最終發(fā)現(xiàn)了與仿真的不同，接線是一樣的，

21、不過在真實的接線中可行，在仿真中卻不行，最大一個不同之處就在于校時模塊，雖然仿真是那種接法可行，不過在實際接線中我采用了另外一種接法。</p><p>　　這次課程設計也再次讓我看到理論與實踐的差別和聯(lián)系，理論固然重要，然而我們要在實踐中發(fā)現(xiàn)錯誤，并解決錯誤，也提高了自己的動手能力和實際解決問題的能力。</p><p>　　一種學習態(tài)度：認真、嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。這就是我的另一個收獲，不僅僅是

22、做課程設計，無論是做什么研究，都必須要有一種認真嚴謹?shù)膶W習態(tài)度，比如說，獨立思考獨立完成，認真接線，仔細檢查等，這些都是對我們自身能力的一種培養(yǎng)，在以后的學習甚至工作中，很多東西都只能靠自己去獨立思考完成，因此我們也藉此學會了一種獨立思考的學習態(tài)度。</p><p>　　無論最后的結果是怎樣，你參與了，你就肯定有收獲。在這幾天可以說是廢寢忘食的課程設計過程中，我也收獲了許多，我仍然記得將課程設計做出來的時候，那種

23、喜悅的心情，是難以形容的。</p><p><b>　　七．總電路圖</b></p><p><b>　　八．參考文獻</b></p><p>　　[1]康華光.電子技術基礎.數(shù)字部分 北京:高等教育出版社,2000</p><p>　　[2]顧永杰.電工電子技術實訓教程.上海:上海交通大學出版社,

24、1999 </p><p>　　[3]陳小虎.電工實習（I）.北京:中國電力出版社，1996</p><p>　　[4]焦輜厚.電子工藝實習教程.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1993</p><p>　　[5]陳 堅.電力電子學[M].北京:高等教育出版社,2002</p><p>　　[6]宋春榮.通用集成電路速查手冊.山東科學技術出版社

25、,1995</p><p>　　[7]高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計.電子工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[8]呂思忠.數(shù)子電路實驗與課程設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社,2001</p><p>　　[9]謝自美.電子線路設計、實驗、測試.華中理工大學出版社,2000</p><p>　　[10]王琉銀.脈沖與數(shù)字電路.高等教育出版