數(shù)字電子時鐘設計

《數(shù)字電子技術課程設計》報告——數(shù)字式電子時鐘電路設計專業(yè)：電子信息工程（物聯(lián)網(wǎng)）班級:11211姓名：1學號：1指導教師：12013年3月1日1.課程設計目的《數(shù)字電子技術基礎》課程設計是繼《數(shù)字電子技術基礎》理論課之后電子信息類專業(yè)開出的重要實踐教學環(huán)節(jié)。它的任務是使學生能獨立設計出比較復雜的實用數(shù)字電子線路。并通過數(shù)字電子線路的設計、安裝和調試，初步掌握數(shù)字電子線路單元電路的分析與設計方法。鞏固所學理論，提高動手能力、創(chuàng)新能力和綜合設計能力。為今后工作奠定堅實的基礎。我的設計是數(shù)字式電子時鐘，希望通過數(shù)字式電子時鐘的設計，更加了解各種芯片的組合使用。也能夠舉一反三，把所學到的知識融會貫通到各種設計中，從而提高自己的思維、創(chuàng)新、動手能力。時鐘的分秒由四位七段LED顯示器顯示，其中兩位顯示“min”，兩位顯示“sec”；分、秒采用60進制，小時采用24進制；2.3具有小時及分的時間調整功能；2.4能夠準確報時以及有校時功能。秒顯示器分顯示器時顯示器秒顯示器分顯示器時顯示器60機制計數(shù)器6060機制計數(shù)器60進制計數(shù)器24進制計數(shù)器整點報時校時電路整點報時校時電路555多諧振蕩脈沖555多諧振蕩脈沖74LS160N8個，555定時器1個，74LS00N2個，電阻3個，撥碼開關3個，電容2個，非門6個，嗡鳴器一個，指示燈泡1個，或非門1個，或門2個，地2個，電源4個。5.各功能塊電路圖5.1555多諧振蕩器構成的秒脈沖秒脈沖是數(shù)字式電子時鐘的核心部分，只有精確的發(fā)出1秒鐘一次脈沖，才能使時鐘準確的行走。電阻R1、R2和電容C1的值是可以根據(jù)公式T=T1+T2,T1=(R1+R2)Cln2,T2=R2Cln2,T=(R1+2R2)Cln2,f=1/T=1000HZ。由此，可以算出R1+2R2=14.3KΩ。然后就可以得到圖中所示的R1、R2、和C1的值。由于555振蕩器的性能的約束，我只能做到讓它是1000HZ的，所以要接一個1000進制分頻器，才能得到每秒1次脈沖。原理圖：這是555多諧振蕩器的工作圖，可以看出脈沖是1ms一次，也證實了該振蕩器是1000HZ的，且工作正常。5.2復位電路J1的一端接至EP和ET,一端接至5v電壓，一端接地。當J1打至EP和ET時，秒計時器正常工作；當J1打至地是，秒計時器停止工作并使計時器置零。從而達到復位的功能。5.3校時電路從圖中可以看出（可以參考整體電路圖），J2、J3一端接至上一級引入的脈沖，一端接至秒脈沖。所以，當J2、J3打在上面時，分計時器正常工作；打在下面時就相當于秒計時器，從而達到校時的功能。原理圖：5.424進制計數(shù)器（小時計時器）24進制計數(shù)器是用兩個74160組成的。74160的功能表及狀態(tài)圖如下：CLKRd’LD’EPET工作狀態(tài)ΧCLKRd’LD’EPET工作狀態(tài)Χ0ΧΧΧ置零↑10ΧΧ預置數(shù)Χ1101保持Χ11Χ0保持（但C=0）↑1111計數(shù)計數(shù)電計數(shù)電路狀態(tài)等效十輸出順序Q3Q2Q1Q0進制數(shù)C000000010001102001020300113040100405010150601106070111708100080910019110000000原理圖：我在電路中用的是兩個74160的整體置數(shù)法。首先將兩片74160接成百進制計數(shù)器。然后將電路的第23個狀態(tài)譯碼產生的LD’=0信號（即第一片芯片為0011，第二片芯片為0010），同時加到兩片74160上，在下一個計數(shù)脈沖（第24個輸入脈沖）到達時，將0000同時置入兩片74160中，從而得到24進制計數(shù)器。進位信號可以直接由門電路輸出端引出。5.560進制計數(shù)器（分、秒計時器）60進制計數(shù)器也是和24進制計數(shù)器一樣的兩個74160的整體置數(shù)法。首先也要將兩片74160接成百進制計數(shù)器。然后將電路的第59個狀態(tài)譯碼產生的LD’=0信號（即第一片芯片為1001，第二片芯片為0101），同時加到兩片74160上，在下一個計數(shù)脈沖（第60個輸入脈沖）到達時，將0000同時置入兩片74160中，從而得到60進制計數(shù)器。進位信號可以直接由門電路輸出端引出。原理圖：5.61000分頻器由于555多謝振蕩器只能做到1000HZ左右的脈沖，而達不到1HZ，所以需要用一個分頻器使振蕩器的頻率變?yōu)?HZ，也就是每秒鐘振蕩一次。連接1000分頻器很簡單，只需要把3個74160進行級連，先連成百進制的，再連一個就成為了千進制的分頻器了。原理圖：5.7整點報時電路該電路是在整點前1s鐘嗡鳴器進行報時，指示燈開始閃爍。也就是說，當分針和時針為59分59秒時，要開始報時。因此可將分計時器59分時的分十位和分個位的分別“與非”得到的信號再取“非”，然后把這兩個信號通過74LS00再取“與非”；將秒計時器59秒時的分十位和分個位的分別“與非”得到的信號再取“非”，然后把這兩個信號通過74LS00再取“與非”；把分計時器和秒計時器的上述信號取“或非”，就可以得到可以使嗡鳴器和指示燈整點報時的信號。原理圖：6.仿真電路總圖23點59分59秒，指示燈亮，嗡鳴器響，整點報時：初始狀態(tài)00點00分00秒：任意一個時間狀態(tài)：7.實際芯片連接總圖在這次課程設計中，我一開始遇到很多問題。比如，我一開始使用555多諧振蕩器，想要把它設置成1HZ，也就是每秒鐘發(fā)出一次脈沖，但是我總是做不到。用示波器做仿真出來的總是沒有波形，我很是心急，一下子不知道要怎么辦。后來查詢資料才知道，555多諧振蕩頻率要1000HZ左右。于是，我又開始思考如何把1000HZ的變成1HZ，從而使振蕩器可以每秒發(fā)出一次脈沖。在我的設計過程中，問題總是接踵而至。當我解決了這個問題后，我又開始思考和查詢74LS00的功能表和狀態(tài)圖。解決大部分問題后，我完成了電路的設計和連接。但是在進行仿真的時候，我又遇到了不