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文檔簡介
1、湖南工程學院課程設計任務書 課程名稱: 數(shù)字電子技術(shù) 題 目: 多功能數(shù)字鐘 專業(yè)班級:電信0902 學生姓名:劉煒毅 學號:28 指導老師: 李 朝 健 審 批:任務書下達日期 2006年10月30日星期一設計完成日期 2006年11月10日星期五 設計內(nèi)容與設計要求設計內(nèi)容:準確計時,以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間;小時計時要求“24翻1”,分和秒的計時為60進制??墒謩虞^正:能進行時、分、秒的時間校正,只要將開關(guān)置于手動位置,可對時、分、秒進行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。整點報時:整點報時電路要求在每個整點前鳴叫5次低音(500HZ),整點時再鳴叫1次高音(1000HZ)。其他
2、功能(任選) 二、設計要求:1、思路清晰,給出整體設計框圖和總電路圖;2、單元電路設計,給出具體設計思路和電路;3、寫出設計報告; 主要設計條件提供調(diào)試用實驗室;提供調(diào)試用實驗箱和電路所需元件及芯片; 說明書格式課程設計封面;任務書;說明書目錄;設計總體思路,基本原理和框圖(總電路圖);單元電路設計(各單元電路圖);安裝、調(diào)試步驟;故障分析與電路改進;總結(jié)與體會;附錄(元器件清單);參考文獻課程設計成績評分表 進 度 安 排 第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料; 星期二:總體電路設計和分電路設計; 星期三:電路仿真,修改方案星期四:確定設計方案,擬訂調(diào)試方案,畫出調(diào)試電路圖,安裝電路; 星期
3、五:安裝、調(diào)試電路;第二周星期一二:安裝、調(diào)試電路; 星期三:驗收電路;星期四五:寫設計報告,打印相關(guān)圖紙; 星期五下午:帶調(diào)試電路板及設計報告書進行答辯; 整理實驗室及其它事情。 參 考 文 獻1、電子線路設計、實驗、測試(第二版) 華中理工大學出版社 謝自美 主編2、新型集成電路的應用電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設計 華中理工大學出版社 梁宗善 主編目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc311723608 一、總體設計方案 PAGEREF _Toc311723608 h - 5 - HYPERLINK l _Toc311723609 1.1 設計思路 PAGEREF _
4、Toc311723609 h - 5 - HYPERLINK l _Toc311723610 1.2 總體設計框圖 PAGEREF _Toc311723610 h - 5 - HYPERLINK l _Toc311723611 1.3 總電路圖 PAGEREF _Toc311723611 h - 6 - HYPERLINK l _Toc311723612 二、單元電路模塊設計 PAGEREF _Toc311723612 h - 7 - HYPERLINK l _Toc311723613 2.1 六十進制秒分電路模塊 PAGEREF _Toc311723613 h - 7 - HYPERLINK
5、 l _Toc311723614 2.2 二十四進制時電路模塊 PAGEREF _Toc311723614 h - 8 - HYPERLINK l _Toc311723615 2.3 校時電路模塊 PAGEREF _Toc311723615 h - 9 - HYPERLINK l _Toc311723616 2.4 整點報時電路模塊 PAGEREF _Toc311723616 h - 10 - HYPERLINK l _Toc311723617 三、安裝調(diào)試步驟 PAGEREF _Toc311723617 h - 11 - HYPERLINK l _Toc311723618 四、故障分析與電路
6、改進 PAGEREF _Toc311723618 h - 11 - HYPERLINK l _Toc311723619 五、總結(jié)與體會 PAGEREF _Toc311723619 h - 12 - HYPERLINK l _Toc311723620 六、附錄(元器件清單) PAGEREF _Toc311723620 h - 12 - HYPERLINK l _Toc311723621 七、參考文獻 PAGEREF _Toc311723621 h - 13 -一、總體設計方案1.1 設計思路 利用實驗室提供的1HZ脈沖,輸入到六十進制的秒計數(shù)器,秒計數(shù)器和分計數(shù)器是有一個個位十進制和十位六進制組
7、成,當秒計數(shù)器的十位在清零時也向分六十進制的計數(shù)器個位發(fā)一個脈沖使分計數(shù)器加1,當分計數(shù)器的十位在清零時也同時向二十四進制時和十二進制計數(shù)器的個位發(fā)一個脈沖,使其加1。將時,分,秒計數(shù)器的輸出端接上顯示器,最大顯示值為23小時59分59秒,再輸入一個秒脈沖后,顯示復零。利用校準電路分別對時,分校準電路進行設計。而本電路的報時電路則利用秒個、十位計數(shù)器的狀態(tài)與分個、十位計數(shù)器的狀態(tài)來完成在整點的報時。1.2 總體設計框圖 顯示器 顯示器 顯示器24進制計數(shù)器60進制計數(shù)器60進制計數(shù)器 1Hz脈沖 校分 校時 整點報時電路1.3 總電路圖二、單元電路模塊設計2.1 六十進制秒分電路模塊 圖中,1
8、在秒電路中為輸入的1Hz脈沖,在分電路中則為秒電路通過調(diào)時電路向分電路輸入的進位脈沖。 分、秒計數(shù)電路用74LS160構(gòu)成的的60進制電路來實現(xiàn),在此只對60進制電路加以分析。秒、分計數(shù)電路如上圖所示,將兩個計數(shù)器級聯(lián),接成一百進制的計數(shù)器。在此基礎(chǔ)上,借助計數(shù)器的清零的功能,將顯示器的B、C端經(jīng)過一個與非門接至CLR 非輸入端。工作時,在第60個計數(shù)脈沖作用后,計數(shù)器輸出為0110(十進制數(shù)60),B、C為1使與門輸出高電平。它作用在U12芯片的清零端(高電平有效),使計數(shù)器立即返回到0000 0000狀態(tài)。狀態(tài)0110 1010僅在瞬間出現(xiàn)一下。這樣就構(gòu)成了60進制計數(shù)器。 2.2 二十四
9、進制時電路模塊 圖中,1為分電路通過調(diào)時電路模塊向時電路提供的進位脈沖。原理同六十進制一樣,將兩個計數(shù)器級聯(lián),接成一百進制的計數(shù)器。在此基礎(chǔ)上,借助計數(shù)器的清零的功能,將顯示器U8的B端與顯示器U7的C端經(jīng)過一個與非門分別接至計數(shù)器U4與U3的CLR 非輸入端。在第24個脈沖作用之后,計數(shù)器輸出為0010 0100(十進制數(shù)24),U8的B端與U7的C端為1使與門輸出高電平,作用在U4與U3的清零端(高電平有效),使計數(shù)器立即返回到0000 0000狀態(tài)。這樣就構(gòu)成了24進制。2.3 校時電路模塊 圖中,10為秒電路模塊向調(diào)時電路模塊提供的進位脈沖,12為調(diào)時電路模塊向分電路模塊提供的進位脈沖
10、。11為分電路向調(diào)時電路模塊提供的進位脈沖,9為調(diào)時電路模塊向時電路模塊提供的進位脈沖。 在剛開電源時時分秒可能為任意數(shù)值,所以需要調(diào)整,置開關(guān)為手動調(diào)節(jié)檔,分別對時分進行調(diào)節(jié)。原理是在B接通時屏蔽了秒十位進位脈沖,此時分計數(shù)脈沖為輸入的1Hz信號;A接通時屏蔽了分十位進位脈沖,此時時計數(shù)脈沖為1Hz信號,所以可以實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。 當開關(guān)打向上時,因為校正信號和0相與的輸出為0,而開關(guān)的另一端接高電平,正常輸入信號可以順利通過與或門,故校時電路處于正常計時狀態(tài);當開關(guān)打向下時,情況正好與上述相反,這時校時電路處于校時狀態(tài),進位脈沖被屏蔽,進位信號始終為0,按一下C開關(guān)既有一個高電平輸入,此時進位
11、信號變?yōu)?,0變1,由一上升脈沖,分(時)個位可進一位,由此來實現(xiàn)校時。與非門可選74LS00。因此實際使用時,須對開關(guān)的狀態(tài)進行消除抖動處理。2.4 整點報時電路模塊如圖,1接輸入1Hz秒脈沖,6、7接分電路模塊十位QA,QC的信號,8接分電路模塊個位向十位的進位信號,5、4接秒電路模塊十位QA,QC的信號,9接秒個位向十位的進位信號,3接秒個位的QA,2、10接蜂鳴器。利用2,4,6,8,0信號以及芯片74LS74的延遲功能可實現(xiàn)整點報時功能。三、安裝調(diào)試步驟1 檢驗實驗臺顯示器是否可用。2 檢驗各連接線是否有損壞。3 將領(lǐng)來的元件合理分布并安裝在實驗臺上。4 將秒電路模塊按照圖紙接好。5
12、 輸入1Hz脈沖,看秒電路模塊是否正常運行。6 接入分電路模塊,將秒電路模塊與分電路模塊連接,看進制是否為60進制以及是否可以正常進位。7 將時電路模塊接入,并連接分電路模塊與時電路模塊,輸入102Hz脈沖,看是否24進制運行正常以及是否正常進位。8 將秒、分、時的連接線移除,接入調(diào)時模塊,將開關(guān)A、B斷開,看是否正常進位。9 將開關(guān)A、B均調(diào)至初始狀態(tài)即均斷開。然后開關(guān)B閉合,看進位脈沖是否被屏蔽。調(diào)節(jié)開關(guān)C,看是否能夠調(diào)分。將開關(guān)B斷開,A閉合,調(diào)節(jié)開關(guān)C,看是否能夠調(diào)時。若能調(diào),則能實現(xiàn)調(diào)時功能,上述模塊的接線無問題。10 接入整點報時電路模塊,運行整個電路??催\行結(jié)果是否符合要求。四、
13、故障分析與電路改進這次接線過程總體來說沒有遇上太大的問題,最主要的故障出現(xiàn)在接調(diào)時模塊上?,F(xiàn)將接線過程中遇到的問題說明:1 在接入調(diào)時模塊的過程中,按照原本設計的電路來看,是需要接入電容來防抖動的。但是在實際接線過程中,實驗臺上并沒有提供電容。無奈只好舍棄接入電容,只接了兩個電阻,所以防抖動效果并不理想。但是能夠達到調(diào)時調(diào)分的要求。2 在接入調(diào)時模塊的過程中,發(fā)現(xiàn)不通過開關(guān)C,僅需要開關(guān)A、B即可實現(xiàn)時、分電路的調(diào)節(jié),但是與原設計稍有差距的是調(diào)時時不能屏蔽進位信號。但是考慮到實驗臺開關(guān)有限,所以在實際接線過程中舍棄了C開關(guān),直接通過調(diào)節(jié)開關(guān)A、B來實現(xiàn)校時功能。3 在接入整點報時模塊的過程中,
14、有兩次發(fā)現(xiàn)原本能夠正常運行的60進制的分位突然變成了40進制,通過細致的排查發(fā)現(xiàn),第一次是因為芯片的問題,第二次則是在接線過程中誤將需要接至個位的線接到了十位。修改過后電路便能夠正常運行并且能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能了。五、總結(jié)與體會 通過這次多功能電子時鐘的課程設計,讓我對數(shù)電這門學科有了更為深刻的了解和認識,并對這門學科產(chǎn)生了更為濃厚的興趣。 課程設計的理論設計以及模擬是從領(lǐng)到任務書開始到星期四交元件清單結(jié)束,在設計過程中我發(fā)現(xiàn)自己所掌握的知識少得可憐,有不少難關(guān)闖不了,最后不得不通過網(wǎng)絡強大的幫助來完成這次設計。這也時刻督促著我向著自己能夠獨立設計出整個電路這個目標而努力。 接線過程則是從星期五上午領(lǐng)到自己組所需要的元件開始到星期一的下午結(jié)束,在這四天的接線過程中遇到了一定數(shù)量的大大小小的困難,但是在我跟另一位組員的細心排查之下發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)錯誤都是因為自己接線時粗心大意所導致。這讓我知道不管在今后的課程設計還是在將來的生活中工作中,都要養(yǎng)成細心地好習慣。要盡量避免不必要的錯誤發(fā)生。 這次課程設計還要由衷感謝李朝健老師的耐心指導,李老師的指導讓我們少走了很多彎路。也要感謝我這個組的另外一個組員給我的幫助以及在我氣餒時給我的鼓舞。確實單憑個人是很難完成這次課程設計的。 總之,這次課程設計讓我無論是從生活上還是從學業(yè)上都收獲很大,我希望
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