精簡武漢理工數(shù)電課程設計--數(shù)字鐘

1、1數(shù)字鐘的構成數(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。秒計數(shù)器滿60后向分計 數(shù)器進位，分計數(shù)器滿60后向小時計數(shù)器進位，小時計數(shù)器按照“24翻1”規(guī)律計數(shù)。計 數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送顯示器顯示。如圖11所示為數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖。圖11數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成梅圖時間計數(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， 而根據(jù)設計要求，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。譯碼驅動電路將計數(shù)器輸出的8421 bcd碼轉換為數(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

2、夠的工作電流。顯示電路的組成主要是數(shù)碼管，數(shù)碼管由7個發(fā)光二極管組成，行成一個日字形，它 門可以共陰極，也可以共陽極，本設計中為共陰極七段顯示led數(shù)碼管。當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正，所以數(shù)字鐘應具有分校正 和時校正功能。對校時電路的要求是：在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)；在分校正 時不影響秒和小時的正常計數(shù)。2數(shù)字鐘單元電路的設計2.1振蕩器電路設計vdd5vvddj>r9 100qu20vccnr ittxo ldisthrtricong198107b280 7< r12 22qlm555cm圖2-1 用555定吋器組成振蕩器的電路2.2時間計數(shù)單元

3、設計時間計數(shù)單元由時計數(shù)、分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分組成。時計數(shù)單元為24數(shù)器計 數(shù)，其輸出為兩位8421 bcd碼形式，分計數(shù)和秒計數(shù)單元為60進制計數(shù)器，其輸出也為 8421 bcd碼。本實驗采取了用兩塊74ls90芯片進行級聯(lián)來產(chǎn)生60進制和24進制計數(shù)器。 2.2.1集成異步計數(shù)器74ls9074ls90是異步二一五一十進制加法計數(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。如圖2-2為74ls90引腳圖，表2.1為74ls90的功能表。141312111098表2-1 74ls90的功能表輸入輸出功能清0置9時鐘qd qcqbqaroi、r02r91、r92in

4、a inb1 10xx0xx0 0 0 0清00xx01 1xx10 0 1置90xx00xx0j1qa輸出二進制計數(shù)1 1qdqcqb輸出五進制計數(shù)1qaqdqcqbqa 輸 出 8421 bcd 碼十進制計數(shù)qdqaqdqcqb 輸 出 5421 bcd 碼十進制計數(shù)1 1不變保持2.2.2用74ls90構成秒和分計數(shù)器電路秒個位計數(shù)單元為10計數(shù)器，無需進制轉換，只需將qa與inb相連即可。ina與 1hz秒輸入信號相連，qd可作為進位信號與十位計數(shù)單元的ina相連。秒十位計數(shù)單元 為6進制計數(shù)器，需要進制轉換。將10進制計數(shù)器轉換為6進制計數(shù)器的電路連接方法 為：將qb，qc分別與兩個

5、清零端r01, r02相連接。qc可作為進位信號與分個位的計數(shù) 單元的ina相連，如圖23所示。vccvcccp ro清零端r01r02vccqaqbqcqd> ina> inbro1ro 2vccqaqbqcqd12985_67100r91r92gnd6710r91r92gnd74ls90d圖23秒和分計數(shù)器的連接電路圖分個位和分十位計數(shù)單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同，也是分 個位計數(shù)單元的qd作為進位信號與分十位計數(shù)單元的ina相連，分十位計數(shù)單元的qc 作為進位信號應與時個位計數(shù)單元的inb相連。秒十位計數(shù)單元為6進制計數(shù)器，需要進 制轉換，將10進制計數(shù)器

6、轉換為6進制計數(shù)器的電路連接方法為：將qb，qc分別與兩 個清零端r01, r02相連接。2.2.3用74ls90構成時計數(shù)器電路時個位計數(shù)單元電路結構仍與秒個位計數(shù)單元相同，但是要求整個時計數(shù)單元應為24 進制計數(shù)器，所以在兩塊74ls90構成的100進制中截取24,就得在24的時候進行異步清 零。清零方法為：將兩片74ls90的兩個清零端r01和r02分別連接起來，再將時個位的 qb與r01相連，將時十位的qc與r02相連接。如圖2-4所示電路vcc2.2.4時間計數(shù)單元總電路如圖25所示電路為數(shù)字鐘的時間計數(shù)單元電路連接圖，從圖中可以看出，所有的置9端及接地端都接地，所有74ls90的v

7、cc都接上電源。vcc12vccqaqbccqdrolr02dj_12r91r92gn 二74ls90d1426rolro2vcc qa qb qcqd1tr91r92gnc74ls91fevccqaq3qcqdrolro2r91r92gnl74lsd(fe圖2-5 數(shù)字鐘的時間訃數(shù)單元電路連接圖2.3譯碼顯示單元電路設計2.3.3譯碼顯示電路譯碼顯示電路由共陰極譯碼器74ls48和七段數(shù)碼管led組成°74ls48和lg5011ah的連接圖如圖29所示。74ls48lg5011ah圖29,譯碼顯示電路3數(shù)字鐘的實現(xiàn)電路及其工作原理數(shù)字鐘的完整電路圖如圖3-1所不：數(shù)字鐘的工作原理：

8、首先給秒個位的ina端輸入一個標準秒脈沖信號（此信號即為 555脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的標準脈沖信號。（1）j3, j4開關都打向上邊時，數(shù)字鐘開始計數(shù)，其中，秒、分為60進制計數(shù)，時 為24進制計數(shù)。（2）j3打向上邊，j4打向下邊時，可以進行校分功能：手動產(chǎn)生單次脈沖作校時脈 沖，即每撥動校時開關j1 一個來回，計數(shù)器計數(shù)一次，多次撥動開關j1就可以進行準確 校時。（3）j3打向下邊，j4打向上邊吋，可以進行校吋功能，其方法與校分的方法相同。0tg1r2>r3、r4j、r5jr6<110!.<11ol：11ol<>110；. <<14|68697270|7

9、1 £ .u18u14u12 74ls48du11 74ls48du10 74ls43d74ls48d37u8 74ls43du7 74ls48d<壯j uttrr74ls90d74ls90d74ls9od74ls90d74ls9odj4vdd5v vddvocika3:xuml74ls90dc1二 z10uf$220lm555cmvdd 100；,vddj1b u23a 74ls00nu24b 74ls0cnvdd5v r104電路的安裝與調(diào)試安裝與調(diào)試步驟：按照圖3.1所示的數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖，先將秒個位、秒十位、分 個位、分十位、時個位、時十位分級焊接，在經(jīng)過調(diào)試沒有出現(xiàn)

10、問題后再將它們一一逐級 級聯(lián)，級聯(lián)后再進行整體計時電路的調(diào)試，若此電路能夠進行正常計數(shù)，那么一個完整的 計時電路就出來了。最后分別進行秒脈沖發(fā)牛器及調(diào)時電路的安裝，經(jīng)調(diào)試沒有出現(xiàn)問題, 再將它們與計時電路連接。最后進行整體電路（即數(shù)字鐘）的調(diào)試。在焊接實物與調(diào)試這個階段，出現(xiàn)了比較多的問題，但是經(jīng)過我們幾個人的討論及分 析，最終找到了解決方案。首先，在剛開始焊板子的時候，由于不熟悉，不小心把管腳焊錯，甚至將整個底座的 極性搞反，導致電路不工作。解決方法就是用吸錫器把焊錯地方的錫先吸走，再一個人拿 烙鐵，一個人拔底座，將底座弄出來重新焊上去。其次，由于芯片接觸不良的問題，用萬用表歐姆檔檢測，發(fā)現(xiàn)

11、有幾個引腳木該相通的 地方卻未通，而檢測的導線狀況良好,其解決方法為把芯片拔出，根據(jù)板子孔的的狀況重新 調(diào)整其引腳，使其正對于孔，再用力均勻地將芯片插入面包板中，此后發(fā)現(xiàn)能正常顯示。在檢測驅動電路的過稈中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)主要是由于接 觸不良的問題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良，在實驗過程中，數(shù)碼管有幾段 二極管時隱時現(xiàn)，有時會消失。用5v電源對數(shù)碼管進行檢測，一端接地，另一端接觸每 一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，再用萬用表歐姆檔檢測每一根線是否接觸良好， 在檢測過程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時能接通，有時不能接通，把接觸不好的線重新接過后發(fā)現(xiàn) 能正常顯示了。在進行分

12、十位的調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的七段顯示中有一段不亮，檢查電路發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管 與譯碼管相連接的七個應該是200q的電阻，有一個卻誤焊上了 100q。解決方法就是將 那個電阻換上正確阻值的電阻。在測試校準電路時發(fā)現(xiàn)撥動一次脈沖開關，計數(shù)器并不能準確加1,有時會出現(xiàn)加2 的現(xiàn)象。究其原因發(fā)現(xiàn)僅僅由開關構成的校準電路有抖動現(xiàn)象，使得計數(shù)器計時不準確。 解決方法就是在原有的校準電路中加焊一個防抖動電路，用基本rs觸發(fā)器就可以實現(xiàn)這個目的。5課程設計心得體會通過本次課程設計，我明口了一個道理:無論做什么事情，都必需養(yǎng)成嚴謹，認真，善思的 工作作風我這畢業(yè)設計由于我采用的是數(shù)字電路來實現(xiàn)的，所以電路較復雜，但是容易

13、理解. 每一部分我都能理解并且能有多種設計方法.時間很緊，這一周又在忙碌中過去了，經(jīng)過一周的數(shù)電課程設計，我從原先看見 電路圖就一頭霧水到現(xiàn)在能夠設計復雜的數(shù)字鐘電路，并且能夠實現(xiàn)電路的仿真與實 物板的制作與調(diào)試，之間的巨大變化著實令人吃驚。但是這種進步來之不易，因為這 期間我遇到了很多的困難，發(fā)現(xiàn)了很多的問題，正是在解決問題的期間我才慢慢地熟 悉了數(shù)字電子技術基礎的基礎知識，才慢慢學會了如何去按照給定的要求設計出合適 的電路，作出電路的實物并對電路進行調(diào)試。本次課程設計主要是運用本學期所學到的數(shù)字電子技術基礎知識來設計一個符 合要求的數(shù)字鐘，本次設計不僅要求我們要掌握數(shù)字電子技術基礎課程的基

14、礎知識， 還要求我們對數(shù)字鐘的各個組成部分的原理，包括振蕩器的原理、計數(shù)器的原理、譯 碼驅動原理和校時原理都有深刻的理解和掌握，本次課程設計最重要的是要求我們能 夠運用所學的知識將幾種單元電路組合起來，并且能夠根據(jù)給定性能指標求解電路中 的參數(shù)，最后在實踐方而還要求我們要有一定的動手能力，能夠根據(jù)電路圖買到我們 所需的原件，制作出電路板，并調(diào)試電路板。課設的這段日子真的是給我留下了很深的印彖。我總結出，在每次課設中，遇 到問題最好的辦法就是請教別人，因為每個人掌握的情況都不一樣，一個人不可能做 到處處都懂，必須發(fā)揮群眾的力量，復雜的事情才能夠簡單化。這一點我深有體會， 在很多時候，我遇到的困難或許別人之前就遇到過，向他們請教遠比自己在那邊摸索 來得簡單，來得快。雖然我現(xiàn)在已經(jīng)初步學會了如何設計符合要求的數(shù)字鐘