數(shù)字鐘課程設(shè)計

1、<p>　　課程題目： 數(shù)字鐘 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　封面......................................

2、........1</p><p>　　目錄..............................................2</p><p>　　數(shù)字鐘的設(shè)計......................................3</p><p>　　一 設(shè)計目的.......................................3&l

3、t;/p><p>　　二 設(shè)計要求.......................................3</p><p>　　三 設(shè)計所需的元器件...............................3</p><p>　　四 設(shè)計原理及構(gòu)成.................................4</p><p>　

4、?。ㄒ唬┰O(shè)計原理....................................4</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計555多諧振蕩器秒信號....................6</p><p>　?。ㄈ┰O(shè)計60進(jìn)制、24進(jìn)制計數(shù)器..................8</p><p>　?。ㄋ模┰O(shè)計譯碼顯示電路......................

5、.....10</p><p>　　（五）設(shè)計校時電路...............................11</p><p>　　五 課程設(shè)計總結(jié)..................................12</p><p>　　六 本次設(shè)計心的體會..............................13</p><

6、p><b>　　數(shù)字鐘的設(shè)計</b></p><p><b>　　一、設(shè)計目的 </b></p><p>　　1、熟悉集成電路的引腳安排.</p><p>　　2、掌握各芯片的邏輯功能及使用方法.</p><p>　　3、了解數(shù)字鐘的組成及工作原理.</p><p>　

7、　4、熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計與制作.</p><p><b>　　二、設(shè)計要求</b></p><p>　　1、畫出電路原理圖(或仿真電路圖)</p><p>　　2、元器件及參數(shù)選擇</p><p><b>　　3、電路仿真與調(diào)試</b></p><p>　　4、通過設(shè)計出精準(zhǔn)的

8、顯示時、分、秒的數(shù)字鐘，且可以校時。</p><p>　　三、設(shè)計所需的元器件</p><p><b>　　元器件清單</b></p><p><b>　　四、設(shè)計原理及構(gòu)成</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計原理</b></p><p>　

9、　1、數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路.由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間(如北京時間)一致,故需要在電路上加一個校時電路,同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定.通常使用多諧振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘信號.圖 3所示為本次數(shù)字鐘的構(gòu)成框圖</p><p>　　2、數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直

10、接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”，該計數(shù)器采用60</p><p>　　進(jìn)制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進(jìn)制計數(shù)器，可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯示電路將“時、分、秒”計數(shù)器的輸出

11、狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點報時電路是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。</p><p>　　3、數(shù)字鐘的組成框圖</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計555多諧振蕩器秒信號</p><p><b>　　秒脈沖信號發(fā)生器</b><

12、;/p><p>　　秒脈沖信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號。</p><p>　　振蕩器: 通常用555定時器與RC構(gòu)成的多諧振蕩器，經(jīng)過調(diào)整輸出1Hz脈沖。</p><p>　　1．多諧振蕩器振蕩器 </p><p>　　振蕩器是收發(fā)設(shè)備的基礎(chǔ)電路,它的作用是產(chǎn)生一定頻率的

13、交流信號，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置——將直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電能。 [全文]的工作原理 </p><p>　　多諧振蕩器多諧振蕩器 </p><p>　　多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路。這種電路不需要外加觸發(fā)信號，便能連續(xù)地，周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖。該脈沖是由基波和多次諧波構(gòu)成，因此稱為多諧振蕩器電路。又因為其沒有穩(wěn)定的工作狀態(tài)，多諧振蕩器也稱為無穩(wěn)態(tài)電路。具體地說，如果一開始

14、多諧振蕩器處于0狀態(tài)，那么它在0狀態(tài)停留一段時間后將自動轉(zhuǎn)入1狀態(tài)，在1狀態(tài)停留一段時間后又將自動轉(zhuǎn)入0狀態(tài)，如此周而復(fù)始，輸出矩形波。常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。 [全文]是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。 </p><p>　　

15、由555定時器定時器 </p><p>　　定時器是裝有時段或時刻控制機(jī)構(gòu)的開關(guān)裝置。它有一個頻率穩(wěn)定的振蕩源,通過齒輪傳動或集成電路分頻計數(shù),當(dāng)將時間累加到預(yù)置數(shù)值時，或指示到預(yù)置的時刻處，定時器即發(fā)送信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 [全文]構(gòu)成的多諧振蕩器如圖所示，</p><p>　　R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（6腳） 和低電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將

16、放電端（7腳）接到R1，R2的連接處。 由于接通電源電源 電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計算機(jī)中所有部件所需要的電能。[全文]瞬間，電容C來不及充電，電容器電容器 　　所謂電容器就是能夠儲存電荷的“容器”。只不過這種“容器”是一種特殊的物質(zhì)——電荷，而且其所存儲的正負(fù)電荷等量地分布于兩塊不直接導(dǎo)通的導(dǎo)體板上。至此，我們就可以描述電容器的基本結(jié)構(gòu)：兩塊導(dǎo)體板（通常為金屬板）中間隔以電介質(zhì)，即構(gòu)成電容器的基本模型。

17、[全文]兩端電壓Uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出Our為高電平，放電管放電管 　　放電管是一種使用于設(shè)備輸入端的高壓保護(hù)元件。若其兩端的電壓高過其保護(hù)規(guī)格值時,其內(nèi)部會出現(xiàn)短路現(xiàn)象,并吸收掉輸入的過高壓。 [全文]VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C充電，使 電壓Us按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)Us上升到（2/3）Vcc時，輸出Uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把Uc從（1/3）Vcc 上升到（2

18、/3）V</p><p>　　由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻電阻 </p><p>　　電阻，物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。 [全文]R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間TPL的長短與電 容的放電時間有關(guān)，放電時間常數(shù)T放＝R2C0隨著C的放電，Uc下降，當(dāng)Uc下降到（1/3）Vcc時，輸出Uo

19、。 為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電 路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，Uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc 之間變化。圖1（b）所示為工作波形。</p><p>　　（三）設(shè)計60進(jìn)制、24進(jìn)制計數(shù)器</p><p>　　本次設(shè)計利用74160來實現(xiàn)60進(jìn)制和24進(jìn)制74160是十進(jìn)制同步計

20、數(shù)器，有置數(shù)功能，清除功能，可使計數(shù)或停止計數(shù)，有動態(tài)進(jìn)位輸出功能，它具有異步清除端與同步清除端，不同的是，它不受時鐘脈沖控制，只要來有效電平，就立即清零，無需再等下一個計數(shù)脈沖的有效沿到來。74160是直接清零，異步清零端MR非為低電平時，不管時鐘端CP信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。74160的預(yù)置是同步的，當(dāng)置入控制器PE非為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3數(shù)據(jù)端P0-P3一致</p><p&g

21、t;<b>　　1、時間計數(shù)單元</b></p><p>　　時間計數(shù)單元有時計數(shù),分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分.</p><p>　　時計數(shù)單元采用24進(jìn)制計數(shù)器計數(shù),其輸出為兩位8421BCD碼形式;分計數(shù)和秒計數(shù)單元為60進(jìn)制計數(shù)器,其輸出也為8421BCD碼.</p><p>　　本次設(shè)計采用10進(jìn)制計數(shù)器74160來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)

22、功能.</p><p>　　（1）秒個位計數(shù)單元為10進(jìn)制計數(shù)器,無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換,RCO可作為向上的進(jìn)位信號與十位計數(shù)單元的ENT、ENP相連即可.秒位計數(shù)單元應(yīng)輸出59作為向上的進(jìn)位信號與分個位計數(shù)單元的ENT、ENP相連。秒十位計數(shù)單元為6進(jìn)制計數(shù)器需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換.將10進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計數(shù)器的電路。</p><p>　　10進(jìn)制——6進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換電路如圖所示</p>

23、<p>　　（2）分個位和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同,只不過分個位計數(shù)單元的RCO作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的ENP、ENT相連,分位計數(shù)單元的應(yīng)與秒位計數(shù)單元同時輸出59的信號作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與時個位計數(shù)單元的ENT、ENP相連.</p><p>　?。?）時個位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或分個位計數(shù)單元相同,但是要求,整個時計數(shù)單元應(yīng)為24進(jìn)制計數(shù)器,不是

24、10的整數(shù)倍,因此需將個位和十位計數(shù)單元合并為一個整體才能進(jìn)行24進(jìn)制轉(zhuǎn)換.利用2片74160實現(xiàn)24進(jìn)制計數(shù)功能的電路如圖所示.</p><p>　?。ㄋ模┰O(shè)計譯碼顯示電路</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一定的電流,選用7448作為顯示譯碼電路,選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路

25、. 7448除了有實現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，7448還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。 由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯

26、示器的驅(qū)動信號，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見表1中1～16行。（2）消隱功能（BI=0）此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時，表1倒數(shù)第3行，無論LT 和RBI輸入什么電平信號，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動態(tài)顯示。（3）燈測試功能（LT = 0）</p><p><b>　?。ㄎ澹┰O(shè)計校

27、時電路</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.</p><p>　　根據(jù)要求,數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能,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

28、號可以隨時切換的電路接入其中.圖所示即為的校時電路</p><p>　　由于ENP、ENT端需高電平才能置數(shù)，故將a、b端經(jīng)過按鍵與高電平相連，若按一次m按鈕，則增加1小時，若按一次n按鈕，則增加1分鐘。</p><p><b>　　五 課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　設(shè)計過程中遇到的問題及其解決方法.</p><

29、p>　　在這次課程設(shè)計的整個過程中，我做了一次全面、較規(guī)范的設(shè)計練習(xí)，全面地溫習(xí)了以前所學(xué)過的知識，用理論聯(lián)系實際并結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)解決實際問題，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)組合邏輯電路和時序邏輯電路方面的知識。利用此次課程設(shè)計還讓自己對protuse的使用方法更加熟練，也使我們對分立元件的應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識，以前學(xué)習(xí)的時候覺得自己會應(yīng)用了，可是到了設(shè)計電路時才發(fā)現(xiàn)知識的匱乏。通過這次設(shè)計，使我增強(qiáng)了自身的動手能力也是一方面，把以前書

30、本上講的或是沒有講的，通過一次課程設(shè)計具體的實施，使自己真正得到鍛煉，對于以后我們的發(fā)展與學(xué)習(xí)來說，都可以看做是一個巨大的進(jìn)步，前面還有很多需要我們?nèi)L試和探索。</p><p>　　調(diào)試過程中,出現(xiàn)顯示但卻未正確顯示的狀況,后經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)是由于7SEG-MPX1-CC接成了共陽，所以未能正常顯示，改為共陰。在設(shè)計控制時、分按鈕時只能是時間加而不能減，至今未找到解決的辦法；在59分進(jìn)向時位進(jìn)位的時候顯示12，在一次

31、進(jìn)位的時候又變成了0，后來經(jīng)過思考及改進(jìn)，原來必須滿足59分59秒才能正常的向時位進(jìn)位。本次設(shè)計采用74160十進(jìn)制計數(shù)器芯片和與和與非門作為基礎(chǔ)，利用函數(shù)信號發(fā)生器作為秒脈沖源，LED數(shù)碼顯示器進(jìn)行時間的讀取。電路結(jié)構(gòu)相對簡單，原理易懂，經(jīng)過調(diào)試和仿真能夠達(dá)到預(yù)期的效果。</p><p>　　六 本次設(shè)計心的體會</p><p>　　設(shè)計過程中，最初遇到的問題是對protuse軟件的運

32、用不是很熟練，只能通過自己慢慢的摸索自學(xué)，終于能夠運用它們了。設(shè)計電路時，由于平時對數(shù)電知識的掌握不夠，對需要的功能不知道用什么器件去實現(xiàn)，只能查書和在網(wǎng)上搜索，不過這也幫助我們掌握了不少知識。至于在protuse中仿真，還比較容易完成，花費的時間不多就得到了正確的仿真結(jié)果。</p><p>　　由于我的設(shè)計自己設(shè)計，沒有及時參考一些好的方案，因此存在很多不足，需要改進(jìn)和能夠改進(jìn)的地方還有很多。例如沒有采用遞減計

33、數(shù)功能，使得視覺上不適應(yīng)；電路結(jié)構(gòu)相對簡單但是連線較為復(fù)雜等等。</p><p>　　整個設(shè)計過程，雖然很累，要做的事情很多，很繁瑣，但是從設(shè)計制作過程中我也總結(jié)了一些經(jīng)驗，積累了知識，鍛煉了動手能力，確實是學(xué)到了很多東西。在設(shè)計中我還學(xué)會了如何培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之功能不斷的完善，成為自己的東西。</p><p>　　總體

34、來說，這次學(xué)習(xí)使我受益匪淺。在摸索如何設(shè)計該程序使之實現(xiàn)所需功能的過程中，培養(yǎng)了我的設(shè)計思想，增加了實際操作能力。在讓我體會到設(shè)計艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。這次課程設(shè)計，雖然僅有短短5天，但是我多方面得到了提高：</p><p>　　1、查閱參考書的獨立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我在設(shè)計過程中，遇到了很多不理解的東西，有的我通過查閱參考書，有的通過網(wǎng)絡(luò)查到，但大多數(shù)是通過我獨立思考完成的。<

35、;/p><p>　　2、相互討論共同研究也很重要。開始并不理解各個元件的原理，通過和同學(xué)們討論，理解了各個元件的基本原理，設(shè)計了電路圖。</p><p>　　在設(shè)計的過程中，難免會遇到各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解不夠深刻，掌握得不夠牢固。在這次課程設(shè)計過程中，遇到了很多專業(yè)的知識問題，此次課程設(shè)計，學(xué)到了很多課本內(nèi)學(xué)不到了東西，比如獨立思考解決