電子課課程設(shè)計電子鐘

1、南航數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告題 目： 數(shù)字鐘的設(shè)計與制作學(xué) 年： 06 學(xué)年 學(xué) 期：第二學(xué)期專 業(yè)： 機械工程及自動化班 級： 0504107學(xué)號姓名 ： 李曉云吉晶晶時 間： 2006 年 6 月 30 日 2006 年 7 月 3 日數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告一、設(shè)計目的 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相 比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，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序電路。因此，我們此次設(shè)計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作 數(shù)字鐘 . 而且通過數(shù)

2、字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電 路的作用及實用方法 .且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路. 通過它可以進步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法二、設(shè)計內(nèi)容及要求（1）設(shè)計指標 由晶振電路產(chǎn)生 1HZ 標準秒信號； 分、秒為 0059 六十進制計數(shù)器； 時為 0023 二十四進制計數(shù)器； 周顯示從 1日為七進制計數(shù)器； 具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間； 整點具有報時功能，當(dāng)時間到達整點前鳴叫五次低音（500HZ ,整點時再鳴叫一次高音（ 1000HZ）。（ 2 ）設(shè)計要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖） ； 元器件及參數(shù)

3、選擇； 電路仿真與調(diào)試。（ 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)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得 體會。三、原理框圖數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu) 成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘的總體圖如圖（ 1）所示。由圖（ 1）可見，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校對電路；六十進制秒、分計數(shù)器、二十進制時計數(shù)器及七十進制日計數(shù)器；以及秒、分

4、、時的譯碼顯示部分等。晶體振JHZ分頻器四. 主要部分的實現(xiàn)方案i 秒脈沖電路由晶振32768Hz經(jīng)CD4060分頻為2Hz,再經(jīng)過74LS74 次分頻，即得1Hz標準秒脈沖，提供給時鐘計數(shù)脈沖。如圖示:1Hz74LS74Q C120pFCD4060101D320pF11 R32768Hz 22M Q 12秒脈沖發(fā)生器2 時間計數(shù)器電路由6個 74LS90 計數(shù)器組成時分秒的計數(shù)電路， 74LS90 是4位二進制同步加計 數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)提供方便。它具有異步清零，同步并行預(yù) 置數(shù)，保持和計數(shù)的功能。(1)秒計數(shù)器秒的個位計數(shù)單元為 10 進制計數(shù)器，當(dāng) QDQCQBQA 變

5、成 1010 時，通過與非門把 它的清零端變成 0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過 1011到 1111的狀態(tài)，又從 0000開 始，如此重復(fù)。秒的十為計數(shù)單元為 6進制，當(dāng)QDQCCBQA變成0101時，通過與非門 把它的清零端變成 0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過 0110到 1111 的狀態(tài)，又從 0000 開始，如此就是 60 進制。同時秒十位上的 0101 時，要把進位信號傳輸給“分”個 位的計數(shù)單元。( 2)分計數(shù)器分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳 輸給時的個位計數(shù)單元。( 3)時計數(shù)器當(dāng)“時”十位的QDCCQbQ a為0000或0001時，“時”的個位計

6、數(shù)單元是十進制 計數(shù)器，當(dāng)他的CDCCCBCA到1010時，通過與非門使得個位 74LS90上的清零端為0, 則計數(shù)器的輸出直接置零，從 0000有幵始。當(dāng)十位的CDCCCBCA為0010時，通過與 非門使得該74LS90的清零端為0, “時”的十位有重新從0000幵始，此時的個位計 數(shù)單元變成4進制，即當(dāng)個位計數(shù)單元的 CDCCCBCA為0100時，就要又從0000幵始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了“時” 24進制的計數(shù)(4 )日計數(shù)器日計數(shù)器由兩個 74LS74,四個TTL和一個74LS20構(gòu)成，實現(xiàn)了七定制的功能。每個74LS74控制一個輸入，即控制 QDQCCBQA中的一個。當(dāng)從 0000到011

7、1時， 顯示是按照74LS74集成們電路的邏輯功能來實現(xiàn)的，當(dāng)為 0111的時候，CCCBCA各為1 1 1，他們?nèi)齻€通過74LS74與非門輸出為0。再與CD所控的0通過TTL集成門電路輸出了 0，如此循環(huán)，使得四個 TTL輸出都為0000。即使得輸出變?yōu)榱恕爸昧恪睜顟B(tài)。從而實現(xiàn)了七禁止循環(huán)。如下圖所示：C4 Q 3 Q 2 Q 1顯示1 0 0 0日0 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 063數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路譯碼顯示采用共陽極 LED八段數(shù)碼管和譯碼器74SL247組成。4.整點報時電路電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)幵始整點報時，即當(dāng)

8、時間在59分54秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不 變，分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的 CC和Q、個位的CD和Q及秒計數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號報時電路由74LS08高音和74LS04低音通過74LS32來構(gòu)成五、元器件1四連面包板 1 塊2鑷子 1 把3剪刀 1 把4共陽八段數(shù)碼管 7 個5硬導(dǎo)線若干6 74LS90 集成塊 6 塊7. CD4060集成塊 1 塊& 74LS247集成塊7塊9. 74LS20 集成塊 1 塊10. 74LS00 集成塊 1 塊11 . 74LS0

9、8 集成塊 2 塊12. 74LS32 集成塊 1 塊13. 74LS04 集成塊 1 塊14 74LS74 集成塊 4 塊15. 32.768k 時鐘晶體 1 個16. 22pF 和 20pF 可調(diào)電容各一個17. 三極管 8050 一個18. 300Q 7 個 22M Q個 1K Q個 10K Q個六、總體電路圖數(shù)字鐘電路圖七. 實驗過程中遇到的問題及解決方法在寢室我們有變壓器，所以數(shù)字顯示部分我們是在寢室調(diào)試的。調(diào)試過程中秒 的顯示中十進制沒有問題，但是不進位，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是進位線連錯了。依次向分 顯示排查，發(fā)現(xiàn)分顯示也不正常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們是在分顯示的一個 74LS90 下面沒 有接電源

10、，連上電源后發(fā)現(xiàn)分顯示正常。在日顯示部分發(fā)現(xiàn) 74LS20 的一個輸出線 應(yīng)該是接 74LS74 的非 S 端，我們接錯了，改了之后顯示部分幾乎就沒有什么問題 了。蜂鳴器的調(diào)試部分是在實驗室進行的，我們接上后就正常鳴叫了，沒有需要多 進行調(diào)試。主要是我們在連這一部分時，一起對著邏輯電路參考圖以及集成電路引 出端功能圖，一根線一根線的檢查，每連接完一根線就在參考圖上標記一個，這樣 比較容易發(fā)現(xiàn)是否漏連了線，所以這部分在調(diào)試的時候沒出現(xiàn)什么問題。八. 心得體會通過這次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我們了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解 了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要對著一個參考電路圖才可以 連接的。但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣，因為在實際接線中有著各種 各樣的條件制約著， 所以要合理布局這樣連出來的成品才比較美觀。 通過這次學(xué)習(xí)， 讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還 是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。在這次實驗連接中，發(fā)現(xiàn)了一個極大的 問題，那就是在電路連接過程中一定要細心，耐心。這兩點是至關(guān)重要的。在連接 電路