數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)書(shū)

1 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)書(shū) 一前言 鐘表作為一種定時(shí)工具被廣泛的使用在生產(chǎn)生活的各方面。人類最初依靠太陽(yáng)的角度來(lái)進(jìn)行定時(shí)，所以受天氣的影響比較大，為了克服依靠自然現(xiàn)象定時(shí)的缺點(diǎn)人們發(fā)明的機(jī)器鐘表，電子鐘表一系列的定時(shí)工具。 自改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)科技得以高速發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的飛速發(fā)展。各種各樣的電器器材憑空而出。 下面我們就以數(shù)字鐘為例簡(jiǎn)單介紹一下。數(shù)字鐘我們聽(tīng)到這幾個(gè)字，第一反應(yīng)就是我們所說(shuō)的數(shù)字，不錯(cuò)數(shù)字鐘就是以數(shù)字顯示取代模擬表盤的鐘表， 數(shù)字 電子 鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī) 式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命， 電子鐘表具有價(jià)格便宜，質(zhì)量輕，定時(shí)誤差小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)，生活的各個(gè)方面。由于電子鐘能提供精確又被廣泛的運(yùn)用在各種測(cè)量之中。 二 設(shè)計(jì)要求 1. 設(shè)計(jì)一個(gè)能直接顯示“分”、“秒”的數(shù)字電子鐘 ,要求 60分鐘為一計(jì)時(shí)周期。 2. 電路具有校時(shí) (分 )功能。 三設(shè)計(jì)目的 此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的在于培養(yǎng)學(xué)生們的操作實(shí)踐能力。通過(guò)對(duì)數(shù)字時(shí)鐘原理的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)同學(xué)們的理論知識(shí)以及思維能力。此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不單是理論的實(shí)現(xiàn)，相反的，更多的在于操作能力的鍛 煉。通過(guò)對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)踐操作，讓同學(xué)們從中收獲甚多。 學(xué)會(huì)元器件識(shí)別、測(cè)試和安裝的方法，掌握萬(wàn)用表的使用方法，學(xué) 2 會(huì)利用軟、硬件獨(dú)立進(jìn)行電子設(shè)備的整機(jī)裝配、調(diào)試方法，并達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求，從而鍛煉和提高學(xué)生的動(dòng)手能力，鞏固和加深對(duì)電子學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握，為以后專業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備必要的工藝知識(shí)和操作技能。 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力 。 掌握電子線路的基本原理、基本方法 ， 掌握焊接的基本技能，達(dá)到焊點(diǎn)大小適中、均勻、圓潤(rùn)、光亮、無(wú)虛焊的要求，通過(guò)簡(jiǎn)單電器的安裝制作，熟悉電子儀器的安裝制作 過(guò)程和電路的調(diào)試及簡(jiǎn)單故障排除的技能。 四電路設(shè)計(jì)方案 多功能數(shù)字鐘原理框架如圖所示，電路包括以下幾個(gè)部分：標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)發(fā)生器、顯示電路、分秒計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路。 顯 示 電 路 分譯碼器 秒譯碼器 分計(jì)數(shù)器 秒計(jì)數(shù)器器 分校對(duì)電路 秒校對(duì)電路 脈沖發(fā)生電路 3 此次數(shù)字?jǐn)?shù)字設(shè)計(jì)利用所給的芯片設(shè)計(jì)完成。利用 4 個(gè)數(shù)碼管完成顯示電路的設(shè)計(jì)，所用數(shù)碼管為共 陰 性。 數(shù)碼管）顯示器的 七段碼譯碼器， 所以 做此次數(shù)字時(shí)鐘的譯碼器。本實(shí)驗(yàn)用到的計(jì)數(shù)器是 744 五 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端 中， Q 組成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 2 1成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)中用了兩個(gè)開(kāi)關(guān)，分別用做分、秒校對(duì)。最后數(shù)碼管跳動(dòng)一秒所用的脈沖由 555 提供。 五 由于計(jì)數(shù)器輸出的是一個(gè) 8421，所以可以用 碼器和共 陰 數(shù)碼管來(lái)組成譯碼顯示電路。 驅(qū)動(dòng)共陰極 數(shù)碼管）顯示器的 七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下： 具有 隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng) 用 5 4 表 5 輸 入 輸 出 I C B A a b c d e f g 顯示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 消隱 1 1 1 X X X X 鎖 存 鎖存 5 表 3D 4511的真值表 本次電路設(shè)計(jì)所采用的計(jì)數(shù)器為 7474 五 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端 中， 0Q 組成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 2 1成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若將 0Q 與 連接，時(shí)鐘脈沖從 入，則構(gòu)成了 8421十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 74兩個(gè)清零端 1）、 2），兩個(gè)置 9端 1）和 2），其 74 圖 5 5 Q 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 ) 2 ) 3 ) 6 ) 7 4 2 1 746 74功能 ： (1)異步清零功能。當(dāng) 0(2),)=0 時(shí)，若 9(1),)=0 時(shí)，則計(jì)數(shù)器清零，并與 關(guān)。 (2)異步置 9 功能。當(dāng) 0(2),)=1 時(shí)，計(jì)數(shù)器置 9，即被置成 1001的狀態(tài)，置 9功能也于 (3)計(jì)數(shù)功能，當(dāng) , 時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。根據(jù)不同接法，還可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制、五進(jìn)制。 555定時(shí)器的集成電路引腳如 5 腳為接地端（ 2 腳為低觸發(fā)端（ ）、 3 腳為輸出端 （ 4 腳為復(fù)位端（ R ）、 5 腳為控制電壓端（ 6 腳為高觸發(fā)端（ 7 腳為放電端（ D）、 8腳為電源端（ 表 5 555定時(shí)器的功能表 輸入 中間狀態(tài) 輸出 放電管狀態(tài) 高觸發(fā)端低觸發(fā)端R S Q 0 0 導(dǎo)通 1 0 導(dǎo)通 1 保持 保持不變 通 變 * 變 截止 555 定時(shí)器 1沖輸出的計(jì)算： 由 電源電壓去 5 100以取 采用如下 圖所示的電路，則： 8 322R 22 故得 2. 又由公式可知： T=（ 若去 C=10代入上式得到： 3 =48k 因 2，所以取兩只 47k 的電阻與一個(gè) 2k 的電位器串聯(lián)，即得到 1輸出脈沖。 六電路原理圖及工作原理 數(shù)字時(shí)鐘電路總原理圖 9 數(shù)字時(shí)鐘電路總仿真圖 秒電路仿真 10 分電路仿真 脈沖發(fā)生器仿真 11 校對(duì)電路仿 七電路的安裝與測(cè)試 測(cè)試： 電路設(shè)計(jì)好之后需要經(jīng)過(guò)測(cè)試確認(rèn)電路可行性后，方可安裝焊接電路。 測(cè)試順序?yàn)椋悍诸l電路模塊、計(jì)數(shù)器模塊、譯碼顯示電路模塊、校對(duì)模塊。每個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試都確認(rèn)無(wú)誤后，即可把每個(gè)模塊連接好，組成一個(gè)完整的數(shù)字時(shí)鐘。 根據(jù)軟件對(duì)電路仿真后得出的結(jié)論是沒(méi)有問(wèn)題的，在一般情況下接線后不會(huì)有問(wèn)題，但是測(cè)試時(shí)接線不能出錯(cuò)。 安裝焊接： 首先應(yīng)把芯片整體的排布有一個(gè)概念，盡量做到整齊、容易檢查、走線、飛線簡(jiǎn)單。注意各個(gè)芯片 的接地端和電源端要焊接好，不要出現(xiàn)虛焊等情況。由于電路比較復(fù)雜，焊接完成后若出現(xiàn)問(wèn)題 ，需要反復(fù)檢查，盡量解決問(wèn)題。 八 心得體會(huì) 通過(guò)此次的數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)，無(wú)疑的一點(diǎn)：我學(xué)到了很多。早在大一的時(shí)候我就在問(wèn)自己我學(xué)電路分析究竟拿來(lái)干什么，學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)拿來(lái)干什么，媒體啊摹都埋頭苦干在書(shū)本上，一點(diǎn)興趣都沒(méi)有，一點(diǎn)趣味都沒(méi)有，以至于花了時(shí)間在課本上，卻沒(méi)讓自己得到更多的收獲?？蛇@次不一樣了，我對(duì)專業(yè)的興趣來(lái)了，我對(duì)專業(yè)的熱情燃燒了，此次的數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)就是我對(duì)專業(yè)熱情 12 燃燒的導(dǎo)火線。通過(guò)此次的數(shù) 字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)，不僅讓我對(duì)專業(yè)重新了解，也讓我在其中學(xué)到了很多，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐學(xué)習(xí)，其理論、實(shí)踐的完美結(jié)合更讓我知道了電子信息工程的本質(zhì)。 九 參考文獻(xiàn) 【 1】閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 北京：高等教育出版社 2006 【 2】張克農(nóng) 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社 2003 【 3】趙淑范 等 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 北京：清華大學(xué)出版社 2006 【 4】陳光明 等 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2007 【 5】李銀華等 電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 2006 【 6】黃智偉 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽制作實(shí)訓(xùn)北京：北京航空航天大學(xué)出版社 7】楊志忠 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社 2004 【 8】彭介華 電子技術(shù)