多功能數(shù)字鐘的設計與制作

電子技術課程設計報告書課題名稱多功能數(shù)字鐘電路的設計與制作姓名學號*******************************院、系、部專業(yè)********************************指導教師*****************2011年**月**日一、設計任務及要求：設計任務：設計一個六位LED數(shù)碼管顯示時、分、秒的數(shù)字鐘。要求：1.以數(shù)字形式顯示時、分、秒。2.小時計數(shù)采用12進制的計數(shù)方式，分、秒采用60進制的計數(shù)方式。3.具有快速校準時、分的功能。4.計時誤差：<=10s/天指導教師簽名：2011年**月**日二、指導教師評語：三、成績指導教師簽名：2011年**月**日指導教師簽名：2011年**月**日多功能數(shù)字鐘電路的設計與制作1設計目的（1）掌握數(shù)字鐘的設計、組裝和調(diào)試方法。（2）掌握集成電路的使用方法。2設計思路（1）設計脈沖發(fā)生電路。（2）設計時鐘邏輯電路。（3）設計時、分校準電路。3設計過程3.1總體框圖數(shù)字鐘電路總體方框圖如圖1所示。圖11.晶體振蕩器電路：晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。2.分頻器電路：分頻器電路將32768HZ的高頻方波信號經(jīng)32768次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。3.時間計數(shù)器電路：時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，根據(jù)設計要求，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。4.譯碼驅(qū)動電路：譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。5.整點報時電路：在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi),數(shù)字鐘會自動報時,以示提醒.其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波,較復雜的也可以是實時語音提示。3.2方案設計與論證3.2.1脈沖產(chǎn)生電路方案一：由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號源。圖1555與RC組成的多諧振蕩器圖用555組成的脈沖產(chǎn)生電路:R1=15*103Ω，R2=68*103Ω，C=10μF，則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1.43/[(R1+2*R2)*103*10*106=0.947Hz,而設計要求為1Hz,因此其誤差為5.3%,在精度要求不是很高的時候可以使用。方案二: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。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時間標準信號。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一時間脈沖信號。圖2石英晶體振蕩器圖石英晶體振蕩電路:采用的32768晶體振蕩電路,其頻率為32768Hz,然后再經(jīng)過15分頻電路可得到標準的1Hz的脈沖輸出.R的阻值,對于TTL門電路通常在0.7～2KΩ之間;對于CMOS門則常在10～100MΩ之間。綜上分析，從電路的穩(wěn)定性的角度考慮，選擇方案二，以石英晶體振蕩電路作為最穩(wěn)定的信號3.2.2時間計數(shù)器電路方案一:74ls90圖474ls90管腳圖圖574ls192管腳圖74LS90是異步二—五—十進制加法計數(shù)器，它既可以作二進制加法計數(shù)器，又可以作五進制和十進制加法計數(shù)器。通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對計數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器。(2)計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進制加法計數(shù)器。(4)若將CP1與QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進制加法計數(shù)器。(5)清零、置9功能。方案二:74ls192TCD錯位輸出端（低電平有效）TCU進位輸出端（低電平有效）CPD減計數(shù)時鐘脈沖輸入端（上升沿有效）CPU加計數(shù)時鐘脈沖輸入端（上升沿有效）MR異步清除端P0～P3并行數(shù)據(jù)輸入端Q0～Q3并行數(shù)據(jù)輸出端PL異步并行置入控制端（低電平有效）74ls90相對穩(wěn)定，有二、五、十三種進制可以選擇，能直接實現(xiàn)秒分個位十進制和時時位的二進制，利用強制清零可以實現(xiàn)六進制，74ls192同樣可以實現(xiàn)這些功能，卻沒有74ls90穩(wěn)定，但74ls90在實現(xiàn)時12翻1時比較困難，74ls192可以用置數(shù)這一功能來實現(xiàn)，所以實驗采用74ls192綜上所述，計數(shù)部分電路選用方案二，用74ls192來實現(xiàn)數(shù)字鐘分秒時之間的轉(zhuǎn)換3.2.3校時電路方案一：通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。圖10所示為所設計的校時電路。圖6方案一校正電路圖方案二：在剛開電源時時分秒可能為任意數(shù)值，所以