數(shù)字電子鐘的設(shè)計

1、安 康 學(xué) 院電子技術(shù)課程設(shè)計報告書課題名稱：數(shù)字電子鐘的設(shè)計姓 名：薛 挺學(xué) 號：2011222430院 系：電子與信息工程系專 業(yè)：電子與信息工程指導(dǎo)教師：崔智軍 陳穎時 間：2013年6月24課程設(shè)計項目成績評定表一、設(shè)計任務(wù)及要求：1、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個數(shù)字電子鐘。2、要 求：1、 電子時鐘能夠顯示“時”、“分”、“秒”。2、 能夠?qū)崿F(xiàn)對“時”、“分”、“秒”的校時。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、成績評定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日四、系部意見：系部蓋章： 年 月 日設(shè)計項目成績評定表電子與信息工程系 2013年6月 課程設(shè)計報告書目錄設(shè)

2、計報告書目錄一、設(shè)計目的1二、設(shè)計思路1三、設(shè)計過程13.1、系統(tǒng)方案論證13.2、模塊電路設(shè)計2四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果5五、主要元器件與設(shè)備6六、課程設(shè)計體會與建議66.1、設(shè)計體會66.2、設(shè)計建議7七、參考文獻(xiàn)7數(shù)字電子鐘的設(shè)計一、設(shè)計目的1、 熟悉集成電路的引腳安排。2、 掌握芯片的邏輯功能及使用方法。3、 了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。4、 了解數(shù)字電子鐘的組成及工作原理。5、 熟悉數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作。二、設(shè)計思路1、 設(shè)計秒信號發(fā)生器電路。2、 設(shè)計秒、分、時計數(shù)器電路。3、 設(shè)計秒、分、時校正電路。 三、設(shè)計過程3.1、系統(tǒng)方案論證數(shù)字電子鐘總體方框圖如圖1所示。譯碼、顯示譯碼、顯

3、示譯碼、顯示24進(jìn)制計數(shù)器六十進(jìn)制計數(shù)器六十進(jìn)制計數(shù)器校時校分校秒校時控制校分控制晶體振蕩器校秒控制分頻器 圖圖1 數(shù)字電子鐘的原理框圖其工作原理為：接通電源后，秒計數(shù)到六十后，對“分計數(shù)器”送入一個脈沖，進(jìn)行分計數(shù)，分計數(shù)到六十后，對“時計數(shù)器”送入一個脈沖， “時計數(shù)器”是24進(jìn)制計數(shù)器，實現(xiàn)對一天24小時計數(shù)。電子鐘的顯示由計數(shù)器、譯碼器經(jīng)數(shù)碼管實現(xiàn)。校時電路分為秒校時、分校時和秒校時，分別由開關(guān)控制。3.2、各部分電路設(shè)計秒信號發(fā)生電路如圖2所示。圖2秒信號發(fā)生電路該電路工作原理：秒脈沖發(fā)生器主要由555 定時器和一些電阻電容構(gòu)成原理是利用555 定時器的特性􀆤通過電

4、容的充放電使VC 在高􀆤低電平之間轉(zhuǎn)換其中555 定時器的高、低電平的門閥電壓分別是2/3VCC 和1/3VCC，當(dāng)電容器充電使VC 的電壓大于2/3VCC 則VC 就為高電平，然而由于反饋作用又會使電容放電，當(dāng)VC 小于1/3VCC 時，VC 就為低電平，同樣由于反饋作用又會使電容充電。通過555 定時器的這一性質(zhì)我們就可以通過計算使他充放電的周期剛好為1S，這樣我們就會得到1HZ 的信號。由于我們要得到1HZ 的信號，所以我們就可以通過555 定時器充放電一次所需的時間的公式，將那時間設(shè)為1S，然后設(shè)定兩個電阻計算出另外那個電容值，在設(shè)定電阻值時我們要記住將電阻值設(shè)為比較

5、常用的那種電阻值，得到的電容值也盡可能讓它是比較普遍使用的，這樣就避免了在實際組裝過程中很難買到當(dāng)初設(shè)定的那電阻和計算出 的電容。，經(jīng)公式：可得近似為1HZ。二十四進(jìn)制計數(shù)器電路如圖3所示脈沖開關(guān)圖3二十四進(jìn)制計數(shù)器電路清零開關(guān)利用2 片74ls90 芯片構(gòu)成24 進(jìn)制計數(shù)器。一片構(gòu)成二進(jìn)制計數(shù)器，一片構(gòu)成四進(jìn)制計數(shù)器。由于74ls90 芯片清零是由兩個清零端控制的，所以當(dāng)?shù)?4 個脈沖到來時，第一片74ls90芯片的QB為高電平，第二片74ls90 芯片的Qb 為高電平，讓第一片74ls90 芯片的QB 與兩片芯片的Ro1 相連，讓第二片74ls90 芯片的QC 與兩片芯片的Ro2 相連，當(dāng)

6、第24 個脈沖到來時就會進(jìn)行異步清零。如此循環(huán)就會構(gòu)成24 進(jìn)制計數(shù)器。當(dāng)清零開關(guān)接低電平時，計數(shù)器正常工作，當(dāng)清零開關(guān)接高電平時，計數(shù)器處于清零狀態(tài)。六十進(jìn)制計數(shù)器電路如圖4所示圖4六十進(jìn)制計數(shù)器電路清零開關(guān)脈沖開關(guān)利用2 片74ls90 芯片連接成一個六十進(jìn)制電路，電路可從059 顯示，第一片74ls90芯片構(gòu)成10 進(jìn)制計數(shù)器，第二片74ls90 芯片構(gòu)成6 進(jìn)制計數(shù)器。74ls90具有異步清零功能。在第一片74ls90 構(gòu)成的十進(jìn)制計數(shù)器中，當(dāng)?shù)谑畟€脈沖時，此時他的四級觸發(fā)器的狀態(tài)為“1001”，這時他就會自動清零，同時給二片74ls90 構(gòu)成的6 進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)一，第六個脈沖進(jìn)位到來時

7、，此時第二片74ls90 芯片的觸發(fā)器的狀態(tài)為“0110”，這時QB,QC 均為高電平，將QB 與R相連，將Ro2 與Qc 相連，就會進(jìn)行異步清零。如此循環(huán)就會構(gòu)成60 進(jìn)制計數(shù)器。接進(jìn)位輸入端端4.校準(zhǔn)電路接進(jìn)位輸出端圖5校準(zhǔn)電路數(shù)字鐘電路由于秒信號的精確性和穩(wěn)定性不可能坐到完全準(zhǔn)確無誤，又因為電路中其他的原因數(shù)字鐘總會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象。所以，電路中就應(yīng)該有校準(zhǔn)時間功能的電路。在這次設(shè)計中教時電路用的是一個RS 基本觸發(fā)器的單刀雙置開關(guān)，每搬動開關(guān)一次產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，實現(xiàn)校時功能。利用兩個六十進(jìn)制和一個二十四進(jìn)制連接成一個時、分、秒進(jìn)位的電路總圖,如圖6所示。圖6電路總圖四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)

8、果1、 用示波器觀察晶體振蕩器分頻后獲得的秒脈沖信號；2、 計數(shù)器的清零控制端接高電平，看數(shù)碼管閑事是否為零；3、 計數(shù)器的清零端接低電平，打開校準(zhǔn)電路的開關(guān)S1、S2、S3，看數(shù)碼管顯示的數(shù)字是否都是對秒脈沖進(jìn)行計數(shù)；4、 計數(shù)器的清零端接地，斷開校準(zhǔn)電路和計數(shù)器的連接，把秒脈沖直接加到秒計數(shù)器的輸入端，看秒和分計數(shù)器是否為60進(jìn)制計數(shù)，時計數(shù)器是否為24進(jìn)制計數(shù)；5、 電路重新連接好，計數(shù)器清零端接地，調(diào)試整個電路，知道時鐘能夠準(zhǔn)確計時、校準(zhǔn)。五、主要元器件與設(shè)備電路主要元器件如圖表1所示 表1 元器件清單元器件數(shù)量（個/塊）74LS90D集成芯片6LM555CM集成芯片1電阻（阻值不同）

9、6電容2與非門65V電源6數(shù)碼管顯示器6Multisim仿真軟件六、課程設(shè)計體會與建議6.1、設(shè)計體會 通過這次數(shù)字時鐘電路的設(shè)計，我覺得要想更好地完成電路的設(shè)計首先必須了解設(shè)計電路的電路原理圖，對電路的各部分結(jié)構(gòu)與其對應(yīng)的功能搞清楚，并且要求對各部分電路的器件特點功能熟練掌握，這也就要求對數(shù)字邏輯電路和模擬電路的相關(guān)只是要牢固正握；其次要對Multisim熟悉，這樣才能更好更快的完成設(shè)計任務(wù)。查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)也是非常重要的要會通過網(wǎng)絡(luò)和書籍行之有效的搜集到在于自己問題相關(guān)的資料；最后要有持之以恒的耐心去對待自己的實驗任務(wù)，遇到不懂得問題要勤于思考，思考問題的根本原因，并且要及時請教老師和同學(xué)。在這次數(shù)字時鐘的設(shè)計當(dāng)中，讓我最難以忘懷的是校準(zhǔn)電路的設(shè)計，剛開始設(shè)計的電路只能對小時和分進(jìn)行校時，如果對秒進(jìn)行校時就需要增加一個開關(guān)，而在這個電路當(dāng)中開關(guān)的數(shù)量已經(jīng)很多了，這種電路是不完善的，而且操作起來也不方便，所以電路也存在不足之處，也需要改進(jìn)。材料當(dāng)中的器件有時候在Multisim中不存在這就需要進(jìn)行替換，所以對數(shù)字電路的熟悉程度是完成這個實驗的重要一部分。6.2、設(shè)計建議在做實驗當(dāng)中，有些電子器件在Multisim中無法找到，希望老師能夠講解替換電子器件的原理，這樣便于理解實驗設(shè)計的思路和方法。七、參考文獻(xiàn)1 楊志忠. 電子技術(shù)基礎(chǔ).