數(shù)字電路課程設(shè)計數(shù)字時鐘

1、數(shù)字時鐘技術(shù)報告概要 數(shù)字鐘是一個將“時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒。一個基本的數(shù)字鐘電路主要由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒、”計數(shù)器、譯碼器及顯示器組成。由于采用純數(shù)字硬件設(shè)計制作，與傳統(tǒng)的機械表相比，它具有走時準，顯示直觀，無機械傳動裝置等特點。本設(shè)計中的數(shù)字時鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時” 、“分”、“秒”的顯示和調(diào)整。通過采用各種集成數(shù)字芯片搭建電路來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。具體用到了555震蕩器，74LS90及與非，異或等門集成芯片等。該電路具有計時和校時的功能。在對整個模塊進行分析和畫出總體電路圖后，對各模塊進行仿真并記錄

2、仿真所觀察到的結(jié)果。實驗證明該設(shè)計電路基本上能夠符合設(shè)計要求！1、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（1） 功能。 此數(shù)字鐘能顯示“時、分、秒”的功能，它的計時周期是24小時，最大能顯示23時59分59秒，并能對時間進行調(diào)整和校對，相對于機械式的手表其更為準確。（2） 系統(tǒng)框圖。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1（3） 系統(tǒng)組成。1. 秒發(fā)生器：由555芯片和RC組成的多諧振蕩器，其555上3的輸出頻率由接入的電阻與電容決定。2. 校時模塊：由74LS03中的4個與非門和相應(yīng)的開關(guān)和電阻構(gòu)成。3. 計數(shù)器：由74LS90中的與非門、JK觸發(fā)器、或門構(gòu)成相應(yīng)芯片串接得到二十四

3、、六十進制的計數(shù)器，再由74LS90與74LS08相連接而得到秒、分、時的進分別進位。4. 譯碼器：選用BCD鎖存譯碼器4511，接受74LS90來的信號，轉(zhuǎn)換為7段的二進制數(shù)。5. 顯示模塊：由7段數(shù)碼管來起到顯示作用，通過接受CD4511的信號。本次選用的是共陰型的CD4511。2、 各部分電路原理。1. 秒發(fā)生器：555電路內(nèi)部（圖2-1）由運放和RS觸發(fā)器共同組成，其工作原理由8處接VCC，C1處當(dāng)Uco=2/3Vccu11時運放輸出為1，同理C2也一樣。最終如圖3接口就輸出矩形波，而形成的秒脈沖。圖2-1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-2 555功能表2. 校時模塊：校時模塊主要由74LS03中的

4、4個與非門構(gòu)成（圖2-3），由其功能圖看得出只要有一個輸入端由H到L或者從L到H都會使輸出端發(fā)生高低變化。因此通過開關(guān)的撥動產(chǎn)生高低信號從而對時、分處的計數(shù)器起到調(diào)數(shù)作用。圖2-3 校時模塊圖圖3-3 74LS03功能圖3. 計數(shù)器：通過74LS90來計數(shù)，由14接腳INPUT為秒脈沖信號輸入端，從而使輸出端到CD4511上產(chǎn)生10進制數(shù)，這里相互之間的74LS90的連接能相應(yīng)的產(chǎn)生60進制和24進制數(shù)，由個位到十位是當(dāng)各位控制的74LS90輸出到8、9是Qd變?yōu)镠，又從9到0是Qd變?yōu)榈?，從而使十?4LS90的14接口輸入由H到L進一位（圖2-5和圖2-7）。關(guān)于24進制和60進制的控制是

5、由74LS08控制的，如圖2-5所示74LS08控制的是60進制數(shù)，當(dāng)Qb、Qc輸出高電平時，即此時數(shù)碼管顯示的60，74LS08的與門輸出H，到74LS90的R0(1)、R0（2）從而達到清零的作用，與此同時又到下一時鐘處的74LS90的14接口處而達到進位作用。同理24進制就是把十位上的Qb和個位上的Qc與74LS08上的與非門相連而達到清零作用。圖2-5圖2-6Reset Inputs復(fù)位輸入 輸出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L LH X L X L COUN

6、T COUNT COUNT COUNT L X L X L X X L X L L X Count 輸出 QD QC QB QA 0 L L L L 1 L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 圖2-74. 顯示模塊：顯示模塊由CD4511和數(shù)碼管組成。其功能表如圖2-8和圖2-9所示。圖2-8圖2-93、 裝配與調(diào)試。整個裝配過程分為四各階段過程：1. 秒脈沖信號模塊：在焊接結(jié)束后接上正負極，看555上3接口處的發(fā)光二極管的是否能亮，來判斷是否成功。2. 秒

7、顯示模塊：焊好秒顯示模塊時，接上555秒脈沖模塊發(fā)現(xiàn)不能正常工作，數(shù)碼管都顯示00，后來又看電路圖，原來74LS90上的2、3接口并沒有接上，原電路圖是接上74LS08后才能正常工作。后來由使74LS90上的2、3接地，就能正常工作了。3. 時、分顯示模塊：其實這一模塊和秒顯示模塊接線都一樣的，所以焊上后用同樣用555秒脈沖模塊一樣調(diào)試都能正常工作。4. 校時模塊：這也是最后調(diào)試模塊（總調(diào)試），這個過程前面調(diào)試都沒有問題，接下來會有問題的話，就是時、分、秒模塊的連接問題或者是校時電路的問題，也可能是74LS08的連接問題，當(dāng)然還可能是芯片問題。這次調(diào)試要達到的效果就是總的效果，走秒、走分、走時

8、以及可以調(diào)數(shù)。還好最后沒出問題，總的效果沒問題。4、 技術(shù)總結(jié)。 本電路采用純數(shù)字電路制作，剛開始也是不知道怎么下手，總的制作過程分為三個過程： 1.制作前期：從圖書館借閱圖書查找相應(yīng)的課題，并從網(wǎng)上查找相應(yīng)的課設(shè)和論文，最終決定選定制作數(shù)字時鐘。 2.制作中期：從相應(yīng)的圖書和論文中選定電路圖，本組三人分模塊去弄，各自把各自的模塊搞懂，并一定時間相應(yīng)討論進度，了解整個模塊的運行原理。用Protues仿真軟件進行相應(yīng)的仿真（圖1-1），并能成功運行運行。在仿真中對原電路圖進行了一定的修改，原來的分頻板塊取消了（分頻模塊目的是降低555脈沖的輸出頻率），由于可以通過改變555模塊的電阻和電容，從而

9、得到1秒脈沖，就直接就接上555秒脈沖電路。本來打算用晶振來做秒脈沖的但是覺得555報警電路以前做過覺得簡單就用555秒脈沖電路，并且顯示模塊在實際焊接的時候數(shù)碼管沒有4段的，就利用電子實習(xí)時做八路搶答器時顯示模塊是利用CD4511接上的，最后就采用CD4511（圖4-2）。 3.制作后期：從仿真的電路圖中確定元器件，去采購相應(yīng)的元器件，并通過Protues軟件對電路進行了相應(yīng)的排版（圖4-3），最后開始焊接電路，一點一點的進行調(diào)試。圖4-1圖4-2圖4-35、 心得體會。 參加培訓(xùn)快一個月，最后也終于把東西做出來了，十分高興。這次做的說實話到最后還十分沒底，在上次參加了雙基電子設(shè)計大賽，用Proteus做了個“智能冰箱”，當(dāng)時在Proteus上可以正常運作，效果那是非常的好，但是最后做出來的效果，可以說完全沒效果，還花了這么多時間，十分受挫。不過現(xiàn)在想想當(dāng)時做的是用單片機控制的，關(guān)于單片機還完全不了解，因此單片機很多細節(jié)性的東東不知道，做出來沒效果也是肯定的。當(dāng)然上次比賽也是第一次參加，也是第一次自己設(shè)計東西，并要讓它能正常工作，很多細節(jié)的都不懂，花了很多時間而達到的效果也并不大。因此總結(jié)上次的經(jīng)驗，這次果斷十分小心，一點一點的弄好。先確定項目，在尋找相應(yīng)的論文。在對著電路圖和數(shù)電資料書一點一點的把原理弄懂，這樣發(fā)現(xiàn)這樣不管是在調(diào)試的時候，還是在焊接