數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告題目名稱數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)班級姓名學(xué)號同組者成績計算機(jī)與信息工程學(xué)院目錄一、題目和名稱 (3二、摘要 (3三、設(shè)計任務(wù)及要求 (3四、數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)組成框圖 (3五、單元電路設(shè)計 (31、信號源 (42、時鐘電路 (43、校時電路 (54、鬧鐘電路 (5六、完整電路圖 (8七、組裝調(diào)試 (8八、實驗器件 (9九、設(shè)計優(yōu)點和不足 (9十、心得體會 (9十一、參考文獻(xiàn) (9一、題目和名稱數(shù)字打鈴系統(tǒng)二、摘要數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)是一種用數(shù)字顯示秒、分、時的計時裝置,與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比,它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點,因而小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?大到車站、碼頭、

2、機(jī)場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘,得到了廣泛的應(yīng)用。在控制系統(tǒng)中,數(shù)字電子鐘打鈴系統(tǒng)也常用來作定時控制的時鐘源。本次設(shè)計的數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)在電路中加入了校時電路和定時鬧鐘電路,能分別對時、分進(jìn)行手動脈沖輸入或連續(xù)脈沖輸入的校時,可設(shè)置六個時間分別進(jìn)行響鈴。三、設(shè)計任務(wù)及要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一個數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng),能實現(xiàn)以下功能:1.由晶體振蕩器電路(或555定時器產(chǎn)生1Hz的標(biāo)準(zhǔn)“秒”信號。2.“秒、分計數(shù)器”為00 59的六十進(jìn)制計數(shù)器。3.“時計數(shù)器”為00 23的二十四進(jìn)制計數(shù)器。4.走時精度要求每天誤差小于1秒。5.具有校時功能。即只要將開關(guān)置于校時位置,可分別對“秒、分、時”進(jìn)行手動

3、脈沖輸入或連續(xù)脈沖輸入的校正。6.可設(shè)置六個時間,數(shù)字鐘定時打鈴,響鈴時間10秒。四、數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)組成框圖 數(shù)字鐘的工作原理是,振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的1Hz脈沖信號,將標(biāo)準(zhǔn)脈沖送入秒計數(shù)器,秒計數(shù)器計滿60s后向分計數(shù)器進(jìn)位,分計數(shù)器計滿60min后向小時計數(shù)器進(jìn)位,時計數(shù)器計滿24后,時、分、秒計數(shù)器同時自動復(fù)位為0然后考試新一天的計數(shù)。時、分、秒計數(shù)器分別把輸出的狀態(tài)輸入到4為LED7段顯示器顯示出來。校時電路是用來對時、分、秒顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的。鬧鐘電路是對設(shè)定的六個時間分別進(jìn)行響鈴五、單元電路設(shè)計1、信號源(秒脈沖:秒脈沖由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。多諧振蕩器頻率: 取R1

4、=15K,R2=68K,C1=10uF, C2=10nF,f=1Hz在NE555定時器輸出端加施密特觸發(fā)器可對方波整形。 2、時鐘電路秒信號經(jīng)過秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器之后,分別得到“秒”個位、十位,“分”個位、十位及“時”個位、十位的計時輸出信號,然后送到顯示器,以便實現(xiàn)用數(shù)字顯示時、分、秒的要求?！懊搿焙汀胺帧庇嫈?shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制,即顯示0059。而“時”計數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制,即顯示0023。要實現(xiàn)這一要求,可選用中規(guī)模集成計數(shù)器74LS160 ,時、分、秒均采用整體置數(shù)法連接,電路圖如下: 3、校時電路在電路運(yùn)行出現(xiàn)誤差時,需要對電路進(jìn)行時間的校準(zhǔn)。置開關(guān)在校時的位置,可分別對時、分、

5、秒進(jìn)行單獨技術(shù),計數(shù)脈沖由單次脈沖和連續(xù)脈沖輸入。電路如下 4、鬧鐘電路利用上邊的二十四進(jìn)制和六十進(jìn)制的計數(shù)器作為信息的比較源之一,另外利用四片數(shù)值比較器74LS85對小時的個位和十位以及分鐘的個位和十位進(jìn)行比較,如果與設(shè)定的時間一樣,則產(chǎn)生輸出信號1,再利用由與非或門組成的電路驅(qū)動蜂鳴器的鳴叫,鳴叫的時間是10秒鐘。鳴叫時間是由時鐘電路的秒計數(shù)器進(jìn)行控制,當(dāng)秒計數(shù)器十位為0,個位為1時,可驅(qū)動由或非門組成的電路輸出為1,驅(qū)動蜂鳴器的鳴叫,當(dāng)秒計數(shù)器的十位為1時,停止鳴叫,此時正好為10秒鐘。由比較器組成的鬧鐘電路操作簡單,并且設(shè)定的時間是可調(diào)的,但電路連接過于復(fù)雜,因此本次試驗又另外加了五個

6、固定的時間,分別為00:02:00、00:03:00、00:05:00、00:06:00、00:09:00,這些時間由與非或門組成,當(dāng)電子鐘顯示到這些時間時也可驅(qū)動鬧鐘電路響鈴,再加上一個由比較器組成的可調(diào)節(jié)的鬧鐘時間,共實現(xiàn)六個時間的響鈴。電路圖如下由比較器組成的可調(diào)時間的鬧鐘電路 由與或非門組成的固定時間的鬧鐘電路部分 -6- 由與或非門組成的固定時間的鬧鐘電路部分 -7- 六、完整電路圖 其子電路圖可參考第五部分 七、組裝調(diào)試 本次試驗是基于 Multisim10 軟件設(shè)計的數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)， 基本上實現(xiàn)了時鐘以及對時 鐘時、分、秒的校時、鬧鐘的定時以及各個子電路的設(shè)計等要求。 1、時鐘顯

7、示完整的 00:00:59 2、時鐘顯示完整的 00:59:59 3、時鐘顯示完整的 23:59:59 -8- 4、在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，用 555 定時器設(shè)計的多諧振蕩電路作為信號源產(chǎn)生的信號不穩(wěn)定， 而且軟件在仿真時出現(xiàn)計時過慢，為了達(dá)到更好的仿真效果，本次試驗都是采用軟件自帶 的函數(shù)發(fā)生器來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的 1Hz 脈沖，不影響本次試驗的初衷。還有，由于本次試驗的電 路使用了過多的與非門等器件，很容易產(chǎn)生競爭冒險現(xiàn)象，因此在鬧鐘電路中偶爾會出 現(xiàn)蜂鳴器多響一聲的現(xiàn)象，不過不影響本次試驗的結(jié)果，因為這種現(xiàn)象只是出現(xiàn)在幾個別 的時刻。因為試驗中的進(jìn)位計數(shù)器是采用整體置數(shù)法，因此在計數(shù)器開始清零時刻顯示

8、器 不會顯示短暫 60，所以這個時刻不會出現(xiàn)蜂鳴器多響一聲的現(xiàn)象。 5、 由于這次試驗是采用老師給的 Multisim10 破解版本， 所以很容易出現(xiàn)軟件運(yùn)行不穩(wěn)定、 死機(jī)、意外退出等現(xiàn)象，在仿真時如果出現(xiàn)這些問題，只能重新做了，所以在設(shè)計電路時 要及時進(jìn)行保存， 這樣可以防止軟件意外退出而沒有及時保存的現(xiàn)象。 在分析電路連接時， 可使用到萬用表和示波器等工具。 八、實驗器件 74LS00 、 74LS04 、 74LS160 、 74LS85 、 74LS20 、 74LS27 、 74LS32 、 74LS12 、電容、 5V 電源、函數(shù)發(fā)生器、NE555、開關(guān)、蜂鳴器等 九、設(shè)計優(yōu)點和不

9、足 為了追求電路的最簡化，另外五個鬧鐘時間不可調(diào)，只能事先設(shè)定時間。優(yōu)點之處是 電路穩(wěn)定，簡單，而且還有一個鬧鐘時間是可調(diào)節(jié)的。 十、心得體會 這次的課程設(shè)計可能是我上大學(xué)以來遇到的最復(fù)雜的一次，遇到了很多困難，不過我 也學(xué)到了很多。首先，對于實驗要用到的軟件 Multisim10，之前根本就沒聽說過，在接下 來的兩周時間里，我一邊摸索這一款史無前例的軟件，一邊設(shè)計電路，出現(xiàn)問題就請教同 學(xué)，還不能解決的就上網(wǎng)查，在網(wǎng)上發(fā)帖請教各種牛人，花費(fèi)了很多精力和時間。好在黃 天不負(fù)苦心人，電路圖終于完成了?？衫蠋焻s說我們沒有達(dá)到實驗的要求，對于實驗要求 的“可設(shè)置六個時間” ，我們以為可以調(diào)六個時間就行了呢，可老師要求必須能同時設(shè)置 六個時間，這有點難為人，還有一周期末考試，這邊課設(shè)還沒搞定，很是糾結(jié)。不過最后 經(jīng)過對電路的進(jìn)一步修改，終于達(dá)到了實驗的要求。通過這次試驗，我明白了一個道理， 在困難面前，如果我們什么都不做，那肯定是失敗，如果我們仔細(xì)研究、認(rèn)真尋找解決問 題的思路，那我們就會發(fā)現(xiàn)原來這個問題有很多種解決的方法。 總之，通過這次課程設(shè)計實驗，我不僅學(xué)會了設(shè)計數(shù)字鐘打鈴系統(tǒng)，還學(xué)會了如何使 用 Multisim 軟件來設(shè)計電路，更重要的是我對課本上的理論知識有了更進(jìn)一步的了