作息時(shí)間信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、作息時(shí)間信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告B07022527 周瀟睿第一章 技術(shù)指標(biāo)1.1 系統(tǒng)功能要求1.1.1 整體功能要求 作息時(shí)間信號(hào)機(jī)的功能是按照學(xué)校規(guī)定的作息時(shí)間自動(dòng)打鈴，全年作息時(shí)間規(guī)定不變(雙休日照常運(yùn)行)，且只要求人工校對(duì)時(shí)、分。1.1.2 電氣指標(biāo)1.1.2.1 規(guī)定的作息時(shí)間表如下項(xiàng)目時(shí)間起床6：30早操6：40早餐7：10預(yù)備鈴7：50第一節(jié)課8:008:50第二節(jié)課9:009:50第三節(jié)課10:1011:00第四節(jié)課11:1012:00午餐12:10午休12:30預(yù)備鈴13:40第五節(jié)課14:0014:50第六節(jié)課15:0015:50第七節(jié)課16:0016:50第八節(jié)課17:0017:5

2、0晚餐18:00第九節(jié)課（晚自習(xí)）18:3019:20第十節(jié)課（晚自習(xí)）19:3020:20熄燈22:30晚自習(xí)結(jié)束22:00 1.1.2.2 鈴聲分類：根據(jù)鈴聲長(zhǎng)短分為3類： 長(zhǎng)鈴：12s； 短鈴：7s； 間歇鈴：18s內(nèi)響3s、停3s，共3個(gè)周期。 三種鈴聲分別用于下列情況： 長(zhǎng)鈴：起床、早、中、晚餐、午休和熄燈； 短鈴：預(yù)備鈴、下課、自習(xí)及課間操結(jié)束； 間歇鈴：上課、晚自習(xí)開(kāi)始。 1.1.2.3 采用24小時(shí)制，能顯示時(shí)、分、秒。 1.1.2.4 能手動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)、分。1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求 作息時(shí)間信號(hào)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框如圖所示。振鈴電路數(shù)字顯示數(shù)字鐘作息時(shí)間控制RESET校時(shí)1.3 設(shè)計(jì)條件

3、1.3.1 電源條件：使用+5V的電源。1.3.2 元器件范圍如表所示。型號(hào)名稱及功能數(shù)量7400四2輸入與非門(mén)27404六反相器27420雙4輸入與非門(mén)27474雙D觸發(fā)器1CD406014位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1741614位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器77448七段顯示譯碼AL16V87419474153C39232768Hz雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器38線譯碼器可編程邏輯器件4位雙向移位寄存器雙4選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)碼管（共陰極）晶體諧振器2111311第二章 整體方案設(shè)計(jì)2.1整體設(shè)計(jì)通過(guò)秒信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)帶動(dòng)數(shù)字鐘工作并經(jīng)過(guò)譯碼電路和定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求的功能。2.2 整體方框圖

4、及原理可控震蕩器及推動(dòng)電路定時(shí)電路數(shù)字鐘秒信號(hào)發(fā)生器譯碼電路 秒信號(hào)發(fā)生器：用來(lái)產(chǎn)生數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)；數(shù)字鐘：用以提供作息時(shí)間表中的具體時(shí)間；譯碼電路：將所有欲打鈴的時(shí)間提取出來(lái)并分別構(gòu)成三種鈴聲的控制信號(hào)；定時(shí)電路：用以形成三種鈴聲所需的持續(xù)時(shí)間，并匯集成一路信號(hào)送至可控多諧振蕩器。可控多諧振蕩器推動(dòng)電路：在需要打鈴的時(shí)間里，多諧振蕩器及音頻頻率震蕩并推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。第三章 單元電路設(shè)計(jì)3.1 秒信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)為較為精確的計(jì)時(shí)，所以采用石英晶體做振蕩源，經(jīng)過(guò)15次二分頻可使其變?yōu)?s的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。電路圖如下3.2 數(shù)字鐘設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的工作原理是：由多諧振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定的高頻脈

5、沖經(jīng)過(guò)分頻后得到1Hz標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，作為秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖；秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后，向分計(jì)數(shù)器發(fā)出進(jìn)位脈沖；分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向時(shí)計(jì)數(shù)器發(fā)出進(jìn)位脈沖；小時(shí)計(jì)數(shù)器按照24進(jìn)制計(jì)數(shù)。電子鐘分和秒的計(jì)時(shí)采用的是60進(jìn)制計(jì)數(shù)方式，其計(jì)數(shù)規(guī)律00-0158-59-00，選用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行兩級(jí)級(jí)聯(lián)構(gòu)成M=60的計(jì)數(shù)器。原理圖如下：報(bào)時(shí)電路校時(shí)電路發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器秒計(jì)數(shù)器60進(jìn)制秒譯碼器秒顯示器分計(jì)數(shù)器60進(jìn)制分譯碼器分顯示器時(shí)計(jì)數(shù)器24進(jìn)制時(shí)譯碼器時(shí)顯示器數(shù)字鐘電路原理框圖電路圖見(jiàn)3.63.3 校時(shí)、校分電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了兩個(gè)校時(shí)、校分開(kāi)關(guān)。11時(shí)， 正常計(jì)時(shí)；01時(shí)，校時(shí)；10時(shí)，校分；在時(shí)分計(jì)數(shù)器的CP端，要

6、有一個(gè)控制信號(hào)控制正常計(jì)數(shù)或校時(shí)。校時(shí)時(shí)，應(yīng)該加入一個(gè)校時(shí)脈沖。校時(shí)脈沖選用1Hz的信號(hào)電路圖見(jiàn)3.63.4 譯碼電路設(shè)計(jì)作息信號(hào)分為長(zhǎng)鈴，短鈴，間歇鈴三種鈴聲，使用GAL16V8編程，寫(xiě)出三種鈴聲的輸出邏輯表達(dá)式，并在鈴聲乘積大于7時(shí)設(shè)置中間變量GAL16V8 邏輯表達(dá)式如下：CUPL代碼：/* Inputs */Pin 1=D9;Pin 2=D8;Pin 3=D0;Pin 4=D6;Pin 5=D5;Pin 6=D4;Pin 7=D3;Pin 8=D2;Pin 9=D1;Pin 11=D7;Pin 19=Q0;Pin 18=Q1;Pin 17=Q2;/* Dedrations and In

7、trinediate Variables */B0=!D9&!D8&!D7&D6&D5&D4&!D3&D2&!D1&D0#!D9&!D8&D7&!D6&!D5&!&D4&!D3&D2&!D1&D0#!D9&!D8&D7&!D6&!D5&D4&!D3&D2&!D1&D0#!D9&D8&!D7&!D6&!D5&D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&D8&!D7&!D

8、6&D5&D4&!D3&D2&!D1&D0#!D9&D8&!D7&D6&!D5&!D4&!D3&D2&!D1&D0；B1=!D9&D8&!D7&D6&!D5&D4&!D3&D2&D1&D0#!D9&D8&!D7&D6&D5&!&D4&!D3&D2&!D1&D0#!D9&D8&D7&D6&D5&D4&!D3&D2&!D1&D0#!D9&D8&D7&!D6&!D5&D4&!D3&!D2&D1&D0；Q0=!D9&!D8&!D7&D6&D5&!D4&!D3&!D2&D1&D0#!D9&!D8&!D7&D6&D5&D4&!D3&!D2&!D1&D0#!D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&

9、!D2&!D1&D0#!D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&!D2&D1&D0#!D9&D8&D7&!D6&!D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#D9&D8&!D7&!D6&D5&!D4&!D3&D2&D1&!D0；Q1=B0#B1；Q2=!D9&!D8&D7!&D6&!D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&!D8&D7&!D6&!D5&D4&!D3&!D2&!D1&D0#!D9&!D8&D7&!D6&!D5&D4&!D3&!D2&!D1&D0#!D9&D8&!D7&!D6&!D

10、5&D4&!D3&!D2&!D1&D0#!D9&D8&!D7&D6&!D5&!D4&!D3&!D2&!D1&!D0#!D9&D8&!D7&D6&!D5&D4&!D3&!D2&!D1&!D0#B2;3.5 定時(shí)電路設(shè)計(jì)用長(zhǎng)鈴、短鈴和間歇鈴作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，再配以定時(shí)元件R、C，實(shí)現(xiàn)脈沖展寬至所需的時(shí)間，如圖：電容都取220F求得長(zhǎng)鈴電阻 R1=120k短鈴電阻 R2=70k間歇鈴電阻 R3=180k該電路采用中規(guī)模集成單穩(wěn)74123，功能如表清除觸發(fā)輸出CLRABQQ001001101101單穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度t由外界RTCT決定。當(dāng)CT1000pF時(shí)，對(duì)于74LSXX系列，t=0.45R

11、TCT。CT的取值不受限制；RT的取值，74LSXX系列為5k260k。間歇鈴聲的形成，要求18s內(nèi)響3s、停3s，共3個(gè)周期。間歇鈴的形成波形如圖：3.6 整體電路圖見(jiàn)坐標(biāo)紙3.7 整機(jī)元件清單型號(hào)名稱及功能數(shù)量7400四2輸入與非門(mén)27404六反相器27420雙四輸入與非門(mén)27474雙D觸發(fā)器1CD406014位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1741614位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器77448七段顯示譯碼AL16V87419474153C39232768Hz雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器38線譯碼器可編程邏輯器件4位雙向移位寄存器雙4選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)碼管（共陰極）晶體諧振器2111311第四章 測(cè)試與調(diào)整4

12、.1 數(shù)字鐘的調(diào)測(cè)4.1.1測(cè)試秒信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的波形是否正確將秒信號(hào)發(fā)生器輸出波形接入示波器波形如下：f=1Hz4.1.2 秒測(cè)試將1Hz的信號(hào)輸入秒計(jì)時(shí)器的CO端，示波器接秒計(jì)時(shí)器的進(jìn)位信號(hào)波形如下：占空比1：9f=0.1Hz將秒計(jì)時(shí)器的十位進(jìn)位端接入示波器波形如下：占空比1：5f=0.1Hz4.1.3 分測(cè)試將1Hz信號(hào)輸入分計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘端口示波器接分計(jì)時(shí)器的個(gè)位至十位進(jìn)位信號(hào)波形如下：占空比1：9f=0.1Hz將分計(jì)時(shí)器十位的進(jìn)位信號(hào)接入示波器波形如下：占空比1：5f=0.0017Hz4.1.4 時(shí)測(cè)試把1Hz的信號(hào)輸入是計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘端口，示波器接入是計(jì)時(shí)器的個(gè)位至是位的進(jìn)位信號(hào)波形如

13、下占空比1：94.2整體調(diào)試確認(rèn)安裝無(wú)誤后，接通電源，逐級(jí)調(diào)試：測(cè)CD4060的Q4、Q5和Q6等腳輸出頻率并檢查CD4060工作是否正常。（一）將秒脈沖送入秒計(jì)數(shù)器，檢查其是否按60秒進(jìn)位。采用同樣方法檢測(cè)分和時(shí)計(jì)數(shù)器。將秒脈沖送入分計(jì)數(shù)器，檢查其是否按60秒進(jìn)位。將秒脈沖送入時(shí)計(jì)數(shù)器，檢查其是否按24秒進(jìn)位。采用同樣方法檢測(cè)分和時(shí)計(jì)數(shù)器。（二）調(diào)試好時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器后，通過(guò)校對(duì)開(kāi)關(guān)依次校準(zhǔn)秒、分、時(shí)。使數(shù)字鐘正常走時(shí)，觀察運(yùn)行整個(gè)周期00：0023：59，然后又回到00：00。（三）利用校時(shí)開(kāi)關(guān)加快數(shù)字鐘走時(shí)，調(diào)試整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路，使其在對(duì)應(yīng)的時(shí)刻響鈴，并確認(rèn)無(wú)誤。設(shè)計(jì)小結(jié)5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)完成

14、情況5.1.1 顯示電路部分能很好的顯示實(shí)驗(yàn)的要求，能進(jìn)行時(shí)分的計(jì)時(shí)，并且能實(shí)現(xiàn)進(jìn)位。5.1.2 校時(shí)電路部分由于接線的問(wèn)題，分的校時(shí)可以實(shí)現(xiàn)，時(shí)的校時(shí)有些許問(wèn)題。5.1.3 響鈴電路部分牽涉到所選的電阻的阻值。未能很好的達(dá)到所需的時(shí)長(zhǎng)。5.2問(wèn)題及改進(jìn) 5.2.1 顯示電路不夠穩(wěn)定?？赡苁怯捎谛r(shí)電路設(shè)計(jì)不完善的緣故，導(dǎo)致顯示數(shù)字偶爾會(huì)跳，在詢問(wèn)了同學(xué)以及在其幫助下較好的解決了問(wèn)題。 5.2.2依然是響鈴電路的問(wèn)題。是由于在選擇電阻上不夠精確，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模?xì)節(jié)也很重要。5.3 心得體會(huì)在近兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，實(shí)在是令人感到忙碌， 但是這個(gè)過(guò)程卻也是很充實(shí)的，因?yàn)槟阌幸粋€(gè)明確的目的，知道自己要干什么。也許由于數(shù)字電路的基本知識(shí)掌握不夠牢靠，所以在剛開(kāi)始的時(shí)候，需要重新復(fù)習(xí)數(shù)字電路知識(shí)，這是一個(gè)復(fù)習(xí)的過(guò)程，也是一個(gè)深入理解的過(guò)程，我不但更加了解芯片的功能，而且也會(huì)去更加注意細(xì)節(jié)。知其然，更要知其所以然。這樣才能從整體上去把握電路的設(shè)計(jì)走向，以及對(duì)于可能出現(xiàn)