電子技術(shù)課程設(shè)計報告數(shù)字時鐘電路的設(shè)計

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計報告 設(shè)計課題： 數(shù)字時鐘電路的設(shè)計 專業(yè)班級： 電氣自動化技術(shù)1001 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2011年9月 數(shù)字電子鐘的設(shè)計 一、設(shè)計內(nèi)容和要求 1時鐘的“時”要求用兩位顯示并用二十四小時制顯示。2時鐘的“分”、“秒”要求各用兩位顯示。3. 編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。二、方案設(shè)計與論證數(shù)字電子鐘是由多塊數(shù)字集成電路構(gòu)成的，其中有振蕩器，分頻器，校時電路，計數(shù)器，譯碼器和顯示器六部分組成。振蕩器和分頻器組成標準秒信號發(fā)生器，不同進制的計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)，譯碼器和顯示器進行顯示，通過校時電路實現(xiàn)對時，分的校準。數(shù)字時鐘基本原理的

2、邏輯框圖如下所示：譯碼器譯碼器譯碼器時計數(shù)器分計數(shù)器秒計數(shù)器校時電路振蕩器分頻器系統(tǒng)方框 圖11、 由上圖可以看出，振蕩器產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻器作為產(chǎn)生秒脈沖，秒脈沖送入計數(shù)器，計數(shù)結(jié)果經(jīng)過“時”、“分”、“秒”，譯碼器，顯示器顯示時間。2、 其中振蕩器和分頻器組成標準秒脈沖信號發(fā)生器，由不同進制的計數(shù)器，譯碼器和顯示電路組成計時系統(tǒng)。秒信號送入計數(shù)器進行計數(shù)，把累計的結(jié)果以“時”，“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！皶r”顯示由十二進制計數(shù)器，譯碼器，顯示器構(gòu)成；“分”、“秒”顯示分別由六十進制的計數(shù)器，譯碼器，顯示器構(gòu)成。3、 可以在任意時刻校準時間，只用一只按鈕開關(guān)實現(xiàn)，要求可靠方便，校時電路實

3、現(xiàn)對時，分的校準。4、 能以音響自動正點報時，12小時循環(huán)一次；要求第一響為正點，以后每隔一秒或半秒鐘響一下，幾點鐘就響幾下。5、 秒信號要求考慮時間精度，采用石英晶體振蕩器經(jīng)分頻器產(chǎn)生。三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算1.振蕩器的設(shè)計振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時器的精度越高。在本設(shè)計中振蕩器采用的是由集成電路555與rc組成的多諧振蕩器。其電路圖如下圖2-1-1：接通電源后，電容c1被充電， 上升，當上升到大于2/3時，觸發(fā)器被復(fù)位，放電管t導(dǎo)通，此時為低電平，電容c1通過和t放電，使

4、下降。當下降到小于1/3時，觸發(fā)器被復(fù)位，反轉(zhuǎn)為高電平。電容器c1放點結(jié)束，所需時間為：當c1放點結(jié)束時，t截止，vcc將通過r1、r2向電容器c1充電，vc由1/3vcc上升到2/3vcc所需的時為：當vc上升到2/3vcc時，觸發(fā)器又被復(fù)位發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為本設(shè)計中，由電路圖和f的公式可以算出，微調(diào)r3=60k左右，其輸出的頻率為f=1000hz.2.分頻器本設(shè)計中，由于振蕩器產(chǎn)生的信號頻率太高，要得到標準的秒信號，就需要對所得的信號進行分頻。這里所采用的分頻電路是由3個總規(guī)模計數(shù)器74ls90來構(gòu)成的3級1/10分頻。其電路圖如下圖所示: 從

5、圖可以看出，由振蕩器的1000hz高頻信號從u1的14端輸入，經(jīng)過3片74ls90的三級1/10分頻，就能從u3的11端輸出得到標準的秒脈沖信號。相應(yīng)的如果輸入的是100khz時，就需要5片進行5級分頻，電路圖畫法和上圖4一樣，同 理依次類推。3.六進制電路的設(shè)計由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖4.十進制電路的設(shè)計由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖5.六十進制計數(shù)器“秒”計數(shù)器電路與“分”計數(shù)器電路都是六十進制，它由一級十進制計數(shù)器和一級六進制計數(shù)器連接構(gòu)成，如圖所示，是采用兩片中規(guī)模集成電路74ls90串接起來構(gòu)成的“秒”，“分”計數(shù)器。由圖

6、可知，u1是十進制計數(shù)器，u1的qd作為十進制的進位信號，74ls90n計數(shù)器是十進制異步計數(shù)器，用反饋清零法來實現(xiàn)十進制計數(shù)，u2和與非門組成六進制計數(shù)。74ls90n是在cp信號的下降沿觸發(fā)下進行計數(shù)，u2的qa和qc相與0101的下降沿，作為“分（時）”計數(shù)器的輸入信號。u2的輸出0110高電平1分別送到計數(shù)器的r01、r02端清零，74ls90n內(nèi)部的r01、r02與非后清零而使計數(shù)器歸零，完成六進制計數(shù)。由此可見，u1和u2串接實現(xiàn)了六十進制計數(shù)。6.十四進制計數(shù)器“時”計數(shù)為二十四進制。在本設(shè)計中二十四進制的計數(shù)電路也是由兩個74ls90n組成的二十四進制計數(shù)電路，如圖2-3-2所

7、示。由上圖可以看出，當“時”個位u2計數(shù)器輸入端a（14腳）來到第10觸發(fā)信號時，u2計數(shù)器清零，進位端qd向u3“時”十位計數(shù)器輸入進位信號，當?shù)?4個“時”（來自“分”計數(shù)器的狀態(tài)為“0010”，此時“時”個位計數(shù)器的qc和“時”計數(shù)器的清零端r01和r02，通過74ls90n內(nèi)部的與非后清零，計數(shù)器復(fù)零從而完成二十四進制計數(shù)。7譯碼器與顯示器的設(shè)計用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陰極和共陽極顯示器。74ls48譯碼器譯碼的是高電平，所以對應(yīng)的顯示器應(yīng)為共陰極顯示器。在本設(shè)計中用的是解碼七段排列顯示器，即包含譯碼器的七段顯示器。其圖形管腳如下圖所示6.較時電路當剛接

8、通電源或計時出現(xiàn)錯誤時，都需要對時間進行校正。校正電路如下圖2-5-1所示：四、總原理圖及元器件清單1.由上面介紹的電路各個部分的子電路構(gòu)成的各個部分的功能，再由第一章的數(shù)字時鐘的系統(tǒng)原理框圖，可以清楚的知道了總體的電路情況。下面圖就時本設(shè)計的總體電路：由圖可以看出和清楚的整個數(shù)字時鐘的總體工作原理和整個工作過程：由555和rc構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生的1000hz的高頻信號經(jīng)過由3片74ls90構(gòu)成的1/1000分頻的分頻器后得到標準的秒脈沖信號，進入60進制的“秒”計時，“秒”的分位進入60進制的“分”計時，最后，由分的“時”進位進入24進制的“時”計時。在電路中，還有由門電路和開關(guān)構(gòu)成的校時電路

9、對電路的“時”，“分”進行校時，得到正確的時間。個數(shù)描述參考標識包974ls, 74ls90nu1, u2, u3, u4, u5, u6, u17, u18, u19ipc-2221a/2222no14174std, 7408nu13ipc-2221a/2222no14274std, 7486nu14, u15ipc-2221a/2222no141timer, lm555cnu16ipc-2221a/2222n08e474std, 7403nu20, u21, u22, u23ipc-2221a/2222no14表4-1 元器件清單2.五、結(jié)論與心得通過本次設(shè)計，使我對已學(xué)過的電路、數(shù)電、模

10、電等電子技術(shù)的知識有了更深一步的了解，鍛煉和培養(yǎng)了自己利用已學(xué)知識來分析和解決實際問題的能力。對自己以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。剛開始做這個設(shè)計的時候感覺自己什么都不知道怎么下手，腦子里比較浮躁和零亂。但通過一段時間的努力，通過重溫數(shù)電，模電等電子技術(shù)的書籍，還有通過查看相關(guān)的設(shè)計技術(shù)以及一些參考文獻，再加之在老師的指導(dǎo)和周圍同學(xué)的幫助下，使我對自己的本設(shè)計有了熟練的掌握。在整個的設(shè)計過程中我充滿了激情和用心。記得在做實驗的時候，也是用滿腔的熱情來完成各項實驗任務(wù)，并在每項實驗項目中都達到了優(yōu)秀的成績。 所以，我相信自己的實際動手能力，并一向的加強自己在這方面的努力。在這次的電子技術(shù)設(shè)計中亦

11、是如此，用自己的雙手和滿腔的熱情來完成各個環(huán)節(jié)，不斷的在圖書管查看相關(guān)資料和期刊文獻，特別在internt上也收收獲了很多新鮮的東西。這次設(shè)計更讓我熟悉了一些常用集成邏輯電路和其相應(yīng)芯片的使用。雖然，在本設(shè)計中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是最基本的；雖然其中可能出現(xiàn)的誤差會計較大些，但是是最經(jīng)濟的和實用的，我想在下去的一段時間里，我會將其的實物做出來，當然也有可能做成一個成型的數(shù)字時鐘哦.最后，我要衷心的感謝老師給了我們這一次實踐的機會，讓我更加深刻地了解和認識到了自己的優(yōu)點和不足，通過這個課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)了我好多知識都不熟悉甚至有的東西我根本就不知道，這讓我感到了要學(xué)習(xí)的東西還有很多很多。因此使我更堅定了在以后的學(xué)習(xí)中要扎實好基礎(chǔ)，闊廣知識面。 六、參考文獻教