數(shù)字鐘設(shè)計說明書

電子課程設(shè)計說明書題目：數(shù)字鐘學(xué)生姓名專業(yè)學(xué)號指導(dǎo)教師日期摘要本說明書介紹了帶有校時和整點報時功能的數(shù)字鐘的實現(xiàn)方案。包括制作數(shù)字鐘所需要的各種芯片及具體連接思路和方法，設(shè)計過程出現(xiàn)的一些問題和解決方法以及心得體會。關(guān)鍵詞：計數(shù)器，觸發(fā)器分頻，555脈沖產(chǎn)生電路，數(shù)據(jù)選擇multisim一、完成課題的工作根底和實驗條件1．工作根底〔1〕了解同步十進制計數(shù)器CC4518二輸入與非門CC4011四輸入與非門CC4012D觸發(fā)器CC1013和非門CC4049的功能和引腳圖。〔2〕設(shè)計電路圖，并在進行仿真〔采用Multisim進行仿真〕?！?〕熟悉面包板、示波器的使用2．實驗條件〔1〕同步時進制計數(shù)器CC45183個〔2〕四輸入與非門CC40121個〔3〕二輸入與非門CC40115個〔4〕非門CC40492個〔5〕D觸發(fā)器CC40131個〔6〕555定時器2個〔7〕10kΩ電阻2個〔8〕100kΩ電阻2個〔9〕47μF電容1個〔11〕0.01μF電容4個〔12〕示波器1臺〔13〕面包板實驗臺〔14〕導(dǎo)線假設(shè)干二、設(shè)計任務(wù)和要求數(shù)字鐘設(shè)計指標(biāo)：根本指標(biāo)：〔1〕時間計數(shù)電路采用24進制，從00開始到23后再回到00；各用2位數(shù)碼管顯示時、分、秒；〔2〕具有校時、校分功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；〔3〕計時過程具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次，前四次蜂鳴器聲響頻率為500Hz，最后一次，即59分59秒時，蜂鳴器聲響頻率為1000Hz；〔4〕為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確，須由555定時器提供時間基準(zhǔn)信號。2、提高指標(biāo)：〔1〕星期計數(shù)。因為只有六個數(shù)碼顯示器，分別顯示時、分、秒的個十位，故在根本指到達(dá)后，撤除一個數(shù)碼顯示器來顯示星期。星期計數(shù)從1~6表示星期一到星期六，星期天由8表示?！?〕暫停功能。暫停秒鐘可輔助校時。三、電路根本原理1、總體設(shè)計框架圖分校時電路時校時電路時鐘計數(shù)器分鐘計數(shù)器秒鐘計數(shù)器秒鐘顯示分鐘顯示時鐘顯示分校時電路時校時電路時鐘計數(shù)器分鐘計數(shù)器秒鐘計數(shù)器秒鐘顯示分鐘顯示時鐘顯示1Hz脈沖產(chǎn)生電路1Hz脈沖產(chǎn)生電路報時電路分頻電路產(chǎn)生500Hz1kHz脈沖產(chǎn)生電路 報時電路分頻電路產(chǎn)生500Hz1kHz脈沖產(chǎn)生電路 2、各局部詳細(xì)電路圖〔1〕脈沖產(chǎn)生電路由555定時器產(chǎn)生脈沖，具體電路如下1Hz脈沖產(chǎn)生〔b〕1kHz脈沖產(chǎn)生其中5nF電容由兩個0.01μF電容串聯(lián)而成〔2〕分頻電路采用CC4013D觸發(fā)器進行分頻，1kHz脈沖從端口3(CP)中輸入，在端口2〔~Q〕即輸出500Hz脈沖。電路圖如下:〔3〕計數(shù)電路采用同步十進制計數(shù)器CC4518進行計數(shù)?！瞐〕秒計數(shù)器和分計數(shù)器秒電路計數(shù)器CC4518的CP1和CP2短接輸入1Hz的脈沖1EN接高電平，1D和1A相與〔因為所提供元件沒有與門，故用與非門和非門連接實現(xiàn)〕后與2EN相連，即可在秒的個位由9變0時向十位產(chǎn)生進位；1RST接地，2C和2B相與后與2RST相連，即可在十位將變?yōu)?時，立刻給2RST一個高電平，使十位由5直接復(fù)位為0。這樣便用一個CC4518構(gòu)成了一個六十進制的計數(shù)器。分計數(shù)器的原理與秒計數(shù)器相同，只是脈沖的輸入由秒計數(shù)器的進位〔即秒計數(shù)器的2RST〕和校正脈沖組合而成，不重復(fù)表達(dá)?！瞓〕時計數(shù)器時計數(shù)器為24進制計數(shù)器，1CP和2CP相連，接來自分計數(shù)器的進位信號〔即秒計數(shù)器的2RST〕或者校正脈沖信號，1EN接高電平，1A和1D相與接2EN，即可在時的個位由9變0時向十位產(chǎn)生進位，1C和2B相與后接1RST和2RST，即可在即將為24時清零計數(shù)器而不出現(xiàn)24，這樣即構(gòu)成了24進制計數(shù)器。〔4〕校時電路〔a〕校時原理校時即在選擇校時功能時由一可控的脈沖輸入使計數(shù)器計數(shù)，不受原先正常計數(shù)時脈沖輸入的影響，而在為選擇校時時正常計數(shù)。簡而言之校時功能即是一個數(shù)據(jù)選擇的功能。〔b〕校時電路原理圖分校時電路和時較時電路一樣，只是正常計數(shù)脈沖分別為秒計數(shù)器的2RST和分計數(shù)器的2RST。當(dāng)開關(guān)斷開時，CP端為正常輸入脈沖，計數(shù)器正常計數(shù)，當(dāng)開關(guān)閉合時，CP端為校正脈沖，此時計數(shù)器進入校正狀態(tài)，按校正脈沖計數(shù)?！?〕報時電路整點報時即在59分51秒、53秒、55秒、57秒時，蜂鳴器發(fā)出500Hz聲響，各持續(xù)一秒，59分59秒時，蜂鳴器發(fā)出1000Hz聲響，持續(xù)一秒。分計數(shù)器為59是，其十位個位分別為01011001，秒計數(shù)器為51、53、55、57、時，其十位個位分別為01010××1，為59時，十位個位分別為01011001這說明，只要在這些時刻接通1000Hz的脈沖產(chǎn)生電路和分頻電路，并由秒計數(shù)器個位的最高位來選擇1000Hz和500Hz輸入給蜂鳴器即可。具體實現(xiàn)方案：分計數(shù)器的2C2A1D1A相與，再和秒計數(shù)器的2C2A1A相與，結(jié)果輸入到1000Hz555脈沖產(chǎn)生電路的電源端。根據(jù)實驗室提供的材料，以上操作由4輸入與非門CC4012和非門CC4049實現(xiàn)，電路如下其中m表示分計數(shù)器，s表示秒鐘計數(shù)器，H表示高電平。此電路可能會產(chǎn)生一些不穩(wěn)定的情況，將在實驗與調(diào)試局部說明。〔6〕秒鐘暫停電路給秒計數(shù)器的1EN一個低電平即可實現(xiàn)秒鐘的暫停，電路如下開關(guān)J1斷開時秒鐘即暫?！?〕星期計數(shù)略四、實驗與調(diào)試1、設(shè)計電路圖并在進行仿真2、選擇實驗器材3、連接1Hz脈沖產(chǎn)生電路和1000Hz脈沖產(chǎn)生電路以及分頻電路并用示波器觀察4、依次連接秒、分、時計數(shù)器的電路和校時電路，并且將計數(shù)器結(jié)果輸入到數(shù)碼顯示管，觀察電路是否符合進位要求和是否有校時功能，否那么進行調(diào)試。5、連接報時電路，觀察報時是否正確此時，發(fā)現(xiàn)數(shù)字鐘報時正確，但在非整點時刻蜂鳴器持續(xù)音頻輸出，即在非整點時刻蜂鳴器連入了高電平，分析報時電路圖，可知，當(dāng)秒計數(shù)器個位高位為0并且非59分51、53、55、57、59秒時，輸入到蜂鳴器的是一個穩(wěn)定的高電平，對電路稍作修改即可消除這種情況。修改后的報時電路如下這樣，即將頻率選擇的結(jié)果〔即原先輸入給蜂鳴器的信號〕與輸送至1000Hz脈沖產(chǎn)生電路Vcc的信號相與后再給蜂鳴器，便可使蜂鳴器在整點時刻正確報時而在非整點時刻為低電平而不輸出任何音頻信號。6、連接秒暫停功能電路7、連接星期計數(shù)器并觀察五、實驗心得和體會1、實驗過程中遇到的問題及其解決方法.〔1〕首先由于實驗室無法提供0.005μF的電容，故用兩個0.01μF串聯(lián)得到。實驗不比仿真，仿真時元件的參數(shù)可隨便調(diào)，但在實驗過程中只能充分利用實驗室提供的元件，甚至可能需要重新計算和選擇參數(shù)?！?〕在連接時鐘計數(shù)器時，發(fā)現(xiàn)只能通過校時電路使之計數(shù)，而分計數(shù)器產(chǎn)生的進位信號無法使之計數(shù)，在調(diào)試過程中還發(fā)現(xiàn)分鐘計數(shù)工作很不穩(wěn)定，經(jīng)查是分計數(shù)器的1RST未接地所致?！?〕在檢測報時功能時，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器在非整點時刻也輸出音頻，此已在實驗與調(diào)試局部表達(dá)，不再重復(fù)。〔4〕在檢查1000Hz脈沖信號時示波器為檢測到信號，經(jīng)查是555芯片的4和5引腳未接入面包板所致，重新接好后正常。2.設(shè)計體會〔1〕在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中,更進一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法?！?〕在連接六十進制計數(shù)器〔秒計數(shù)器和分計數(shù)器〕的接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯時便能準(zhǔn)確地找出錯誤所在并及時糾正了.?！?〕在設(shè)計電路中,往往是先仿真后連接實物圖,但有時候仿真和電路連接并不是完全一致的。

〔4〕在設(shè)計電路的連接圖中出錯的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯誤所引起的?！?〕在連線過程，應(yīng)該合理在面包板上安排芯片，估算線長以使導(dǎo)線盡量靠近面包板，否那么可能會因為線路繁雜而出現(xiàn)一些短路現(xiàn)象，而且也不利于檢查線路。3.對該設(shè)計的建議

此次的數(shù)字鐘設(shè)計重在于仿真和接線,雖然能把電路圖接出來,并能正常顯示,但對于