數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法.(1)設(shè)計(jì)指標(biāo)②顯示時(shí)、分、秒；③具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；④計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)；⑤為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。(2)設(shè)計(jì)要求①畫出電路原理圖(或仿真電路圖)；②元器件及參數(shù)選擇；③電路仿真與調(diào)試；④PCB文件生成與打印輸出。(3)制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。(4)編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(如北京時(shí)間)一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。(a)數(shù)字鐘組成框圖2．晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)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。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用TTL門電路構(gòu)成；另一類是通過CMOS非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計(jì)采用了后一種。如圖(b)所示，由CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻R為非門提供偏置，使電路工1作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容C、C與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。(b)CMOS晶體振蕩器(仿真電路)3．時(shí)間記數(shù)電路框圖可知，其為雙2-5-10框圖可知，其為雙2-5-10異步計(jì)數(shù)器，并每一計(jì)數(shù)器均有一個(gè)異步清零端(高電平有效)。秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將Q與CP(下降A(chǔ)B沿有效)相連即可。CP(下降沒效)與1HZ秒輸入信號(hào)相連，Q可作為向上的進(jìn)位信A3號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的CP相連。A秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖2.4所示，其中Q2可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的CP相連。A不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Q作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的CP相連，分十位計(jì)3A數(shù)單元的Q作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的CP相連。2A元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片74HC390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖(d)(d)十二進(jìn)制電路另外，圖(d)所示電路中，尚余－2進(jìn)制計(jì)數(shù)單元，正好可作為分頻器2HZ輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為1輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為1H信號(hào)之用。4．譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路選擇CD4511作為顯示譯碼電路；選擇LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。由管是采用共陰的方法連接的。．校時(shí)電路數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門實(shí)ZZZZ正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。實(shí)際使用時(shí)，因?yàn)殡娐烽_關(guān)存在抖動(dòng)問題，所以一般會(huì)接一個(gè)RS觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動(dòng)電路，所以整個(gè)較時(shí)電路就如圖(f)。(f)帶有消抖電路的校正電路6．整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的Q和Q、個(gè)位的Q和Q及秒計(jì)數(shù)器十位的CADACA說明：當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)因此，可以將分計(jì)數(shù)器十位的Qc和QA，個(gè)位的QD和QA及秒計(jì)數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。分計(jì)數(shù)器十位的Qc和QA分計(jì)數(shù)器個(gè)位的QD和QA秒計(jì)數(shù)器十位的QC和QAVCC1234561112VCCX18報(bào)時(shí)電路部分16．蜂鳴器10個(gè)(每班)包板的介紹面包板一塊總共由五部分組成，一豎四橫，面包板本身就是一種免焊電板。(一)六進(jìn)制電路UU1A1Com2ABCDEFGU3AV11INA4DB2DC6DDE5~EL4~BI3VCC4511BD13121110915141QA1QB1QC1QDABCD7DA1FG32Hz5V3567U2A1CLR1INB332211(二)十進(jìn)制電路UU4B435ComU1AABCDEFGV11INA41INB111QC1091514OG3十進(jìn)制接法測試仿真電路OBOCODOEOFDADBDCDD~EL~BI1QA1QB712660Hz5V3567VCCU4A541CLR1QD12OA1312621(三)六十進(jìn)制電路(四)雙六十進(jìn)制電路CComU1B43U10AABCDEFG3U3B1374HC00DDA1U8ADB2DC6DD2CLRVCC~EL4~BI3~LTCom12U6U15CU14ABCDEFG10CDABCDEFG131INA4DB2DC6DD142CLR5~EL4~BI3~LT3U16DSEVEN_121311INA41INBOAOBOCODOEOFOGOAOBOCODOEOFOGV1100kHz5V13121110915142QA2QB2QC2QD1QA1QB1QC1QD1QA1QB1QC1QD121110915147DA1~LTDADBDCDDDADBDCDD~EL~BI~LT13111092INA2INB~EL~BICDCDCDCDCDCD7126ABCDE35673567U12BU11B1512VCCVCCU1CU3AU1DU1A126U131CLR1CLRComCom2INB2INA1INB2QB2QC2QD2QA1212FGOGOGODOCOBOAOAODOCOBOEOEOFOF10131013101315151512121211111414111111148899993665555522444771(五)時(shí)間計(jì)數(shù)電路二進(jìn)制電路相連即可，詳細(xì)電路見圖五。ComComComCComComComComU2U4SEVENSEGComU2U4SEVENSEGCOMKSEVENSEG_COM_KKKKVCCVCCVVVCCVVVUUVCCVCCVU20CU20CU19AU21AU2U25AU18BU18BU17BU15AU16BU20DU14AU14A74V11000Hz5V(六)校正電路正常輸入信號(hào)VCC校正信號(hào)U2CR19810校正電1074HC0DJ174HC0DJ11U2D112131212131211U2A11U2A13131831839274HC0D2101011274HC0D輸入信號(hào)U2B分計(jì)數(shù)U2B346646645校正信號(hào)455R374HC0DU3AU3A13J2274HC0DU3BRS13J2274HC0DU3B其中與非門選用74HC0；對(duì)J1和J2，因?yàn)樾Ｕ?65鐘校正電路465校正時(shí)鎖定信號(hào)輸入74HC0D10Mohm(七)晶體振蕩電路(八)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路說明：當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)因此，可以將分計(jì)數(shù)器十位的Qc和QA，個(gè)位的QD和QA及秒計(jì)數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。分計(jì)數(shù)器的Qc和QA1VCCV1VCC523X1348分計(jì)數(shù)器個(gè)48的QD和QA5661112秒計(jì)數(shù)器的QC和QA線元件布局簡圖整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。芯片連接總圖因仿真與實(shí)際元件上的差異，所以在原有的簡圖的基礎(chǔ)上，又按實(shí)際布局畫了這張按實(shí)際芯片布局的接線圖，如圖十。①面包板測試測試面包板各觸點(diǎn)是否接通。②七段顯示器與七段譯碼器的測量數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是無法正確顯示數(shù)字，用萬用表檢測后，發(fā)現(xiàn)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重③時(shí)間計(jì)數(shù)電路的連接與測試有什么大的問題，只是芯片引腳的老問題，只要重新插過芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時(shí)，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，顯示器上的數(shù)字總是