整點報時數(shù)字鐘設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子電路課程設(shè)計報告 題 目： 整點報時數(shù)字鐘設(shè)計 姓 名： 年級專業(yè)： 學(xué) 號： 完成時間： 目錄一、設(shè)計任務(wù)與要求1設(shè)計任務(wù)數(shù)字鐘一種用數(shù)字顯示分，秒，時的即使裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走勢準(zhǔn)確，顯示直觀，無需機(jī)械傳動等有點。因而得到了廣泛的應(yīng)用。本次課程設(shè)計要求以中規(guī)模集成電路為主，利用所學(xué)知識，設(shè)計一個數(shù)字鐘。通過本次課程設(shè)計，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字短路綜合應(yīng)用能力，掌握數(shù)字電路的設(shè)計技巧，增強(qiáng)實踐能力，以及熟練掌握數(shù)字鐘的系統(tǒng)設(shè)計，組裝，調(diào)試及故障排除的方法。2設(shè)計要求數(shù)字鐘采用數(shù)碼管顯示。顯示范圍0時0分00秒23時59分59秒。有校時功能，可以分別對時及單

2、獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；電路具有整點報時功能，報時聲響為四低一高，最后一響正好為整點，并且要求走時準(zhǔn)確。畫出電路原理圖。選擇元器件及參數(shù)，列出有相關(guān)元器件的清單。自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。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，心得體會。二、總體概要設(shè)計三、單元模塊電路設(shè)計分析1時鐘驅(qū)動脈沖產(chǎn)生模塊時鐘驅(qū)動脈沖產(chǎn)生模塊是構(gòu)成數(shù)字式時鐘的核心，它產(chǎn)生一個矩形波時間基準(zhǔn)源信號，其穩(wěn)定性和頻率精確度決定了計時的準(zhǔn)確度，振蕩頻率越高，計時精度也就越高。分頻器采用計數(shù)器實現(xiàn)，以得到1s的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1HZ的秒信號輸入，需要對

3、振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級二進(jìn)制計數(shù)器來實現(xiàn)。計數(shù)器可用多種方法來構(gòu)成。圖一 分頻電路2時間技術(shù)模塊時間技術(shù)模塊有時計數(shù)，分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分。時計數(shù)模塊一般為24進(jìn)制計數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式：分計時和秒計數(shù)模塊一般為60進(jìn)制計數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。圖二 秒60進(jìn)制計數(shù)器秒十位計數(shù)單元為6進(jìn)制計數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。7490的清零端有兩個，分別為，它們同時為高點平時有效，所以可將Q1,Q2分別接到R0(1),R0(2)將10進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計數(shù)器，其中Q2可作為向上的進(jìn)位信號與分個位的計數(shù)單元的CKA相連。分個位

4、和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元基本相同，也是分個位計數(shù)單元的Q3作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的CKA相連。不同的是，分個位單元的Q3，Q0和分十位計數(shù)單元的Q2，Q0相與后作為向上的進(jìn)位信號。這是為了在分校時時不向小時進(jìn)位，在校時部分還會提到。圖三 時24進(jìn)制計數(shù)器3校時模塊當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進(jìn)行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后在進(jìn)行人工觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)該具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)該截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，

5、并采用正常的計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中，而且在校正分鐘時應(yīng)截斷分向時的進(jìn)位信號，以避免在校分的時候影響小時的狀態(tài)，從而引起對小時不必要的重新校正。圖四 校時電路該電路采用23/22輸入端雙與或非門和其他輔助器件構(gòu)成，用2HZ脈沖信號作為校正信號在沒有按下校正按鈕時，封鎖2HZ校正信號，選通秒向分和分向時的進(jìn)位信號，當(dāng)按下時按鈕，進(jìn)位信號被封鎖，調(diào)整信號被選通，如果一直按著按鈕，可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。圖五 時效去抖電路4整點報時 一般時鐘都應(yīng)具備整點報時電路功能，即在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字時鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的聲頻，較復(fù)雜的也可以是實時語音提

6、示。根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點前5秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在59分55秒到59分59秒器件時，報時電路給報時控制信號。圖六 整點報時電路整點報時電路中蜂鳴器發(fā)出聲音的條件是時間在59分55秒到59分59秒期間，55到58秒每一秒一次低音，59秒時為一次高音。而在這段時間內(nèi)，分不變，秒的十位也不變，因此可作為一個選通信號。圖七 邏輯門構(gòu)成的整點報時電路還有一種實現(xiàn)整點報時功能的方案，其基本思路如下：當(dāng)時間在59分55秒時，產(chǎn)生一個信號是使Rs觸發(fā)器置“1”，蜂鳴器開始發(fā)出低音，當(dāng)時間在59分59秒時。再產(chǎn)生一個信號時使另一個Rs觸發(fā)器置“1”，蜂鳴器開始發(fā)出高音，同時清零第一個Rs觸發(fā)器，過后關(guān)

7、閉蜂鳴器。種種用法在鬧鈴延時模塊用到，這里不給出具體的實現(xiàn)方案的電路。5顯示選擇模塊LED顯示器不要要顯示時間，設(shè)置鬧鈴的時候還要顯示鬧鈴，所以顯示是選擇顯示，需要顯示選擇模塊。該模塊可用二選一數(shù)據(jù)選擇器！圖八 顯示選擇模塊圖九顯示選擇模塊6比較模塊鬧鈴要響的充要條件是時間與鬧鈴時間相同，要知道時間與鬧鈴時間是否相同，就需要一個比較模塊來比較它們，所以鬧響的關(guān)鍵是比較模塊。圖十 比較電路該電路由四片四位比較器74LS85組成，分別對鬧鈴和時鐘的時和分的個位和十位進(jìn)行比較，當(dāng)它們都相等時，四塊7485的Q輸出均為高電平，這時比較相等信號為高，可用來驅(qū)動鬧響延時電路。該電路中的四個輸入與非門如果用

8、另一片7485代替，便可以得到時鐘時間與鬧鈴時間的大小，但在本設(shè)計中，無需該信號，所以直接用7421就可以啦。圖十一 鬧響延時模塊由圖可知，該電路采用了兩片74LS90構(gòu)成了一個30進(jìn)制計數(shù)器，用秒向分的進(jìn)位信號作為驅(qū)動信號，即每分鐘計數(shù)一次，計數(shù)到30時計數(shù)器清零。D觸發(fā)器的輸入端D接Q非，構(gòu)成T觸發(fā)器，輸出Q在其時鐘信號的上升沿發(fā)生翻轉(zhuǎn)。四、組裝調(diào)試1使用的主要儀器及儀表萬用表一塊5v電源一個2調(diào)試電路的方法和技巧進(jìn)行實驗時，要達(dá)到實驗?zāi)康?，取得滿意的實驗結(jié)果，不僅取決于電路原理的測試方法的正確性，而且還與電路安裝的合理性緊密相關(guān)。本設(shè)計選擇在調(diào)試上，由于使用時，可將元器件簡單的在插件電路

9、板上插入或拔出，可快速的改變電路布局，元器件可長期重復(fù)使用。安裝與調(diào)試過程應(yīng)按照先局部后整機(jī)的原則，根據(jù)信號的流向逐塊調(diào)試，使功能塊都要達(dá)到各自技術(shù)指標(biāo)的要求，然后把它們連接起來進(jìn)行統(tǒng)調(diào)和系統(tǒng)測試。調(diào)試包括調(diào)整與測試兩部分，調(diào)整主要是調(diào)節(jié)電路中可變元器件或更換器件，使之達(dá)到性能的改善。在裝配前必須對元器件進(jìn)行性能參數(shù)測試，測試完后在安裝。要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)確地找出錯誤的所在并及時糾正。下面有幾種故障排除法：信號尋跡法對分發(fā)對比法代替法靜態(tài)測試法動態(tài)測試法3調(diào)試中出現(xiàn)的故障，原因及排除方法經(jīng)過幾天的認(rèn)真設(shè)計與仿真調(diào)試，一個完整的數(shù)字時鐘方案順利產(chǎn)生了，為了

10、驗證自己的方案是否可行，開始了電路的安裝與調(diào)試。拿到元器件后，對各元器件進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)了一個數(shù)碼管不合適，于是進(jìn)行了更換。五、元器件清單電路元器件數(shù)量萬用表一塊鑷子一把電源一個導(dǎo)線若干蜂鳴器一個定時器一個74LS85芯片四片按鈕開關(guān)一個歐姆電阻若干六、設(shè)計總結(jié)及改進(jìn)期望經(jīng)過幾天的日夜奮戰(zhàn)，我成功的完成了老師布置的任務(wù)。我的設(shè)計能完成一下功能：走勢準(zhǔn)確：采用數(shù)碼管顯示，能顯示0時0分00秒23時59分59秒；具有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；電路具有整點報時功能，報時在59分55秒開始，聲響為四低一高，最后一響正好為整點；電路還具有設(shè)計要求以外的鬧鈴功能，可以方便的

11、設(shè)置鬧鈴時間，鬧響后可以手動關(guān)閉，在沒人的情況下，最多鬧30分鐘；由于在課程設(shè)計期間還有考試，時間有限，不能做的更好，但總的來說這次課程設(shè)計是很成功的，我從中學(xué)到了不少的東西。七、收獲和體會在此次的數(shù)字時鐘設(shè)計過程中，我更進(jìn)一步的熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在連接六進(jìn)制，十進(jìn)制，六十進(jìn)制的進(jìn)位及十二進(jìn)制的接法中，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)確的找出錯誤所在并計時糾正。經(jīng)過這次課程設(shè)計，我進(jìn)一步學(xué)習(xí)了電子電路的設(shè)計方法，增強(qiáng)了自學(xué)能力和分析解決實際問題的能力，培養(yǎng)了獨立思考，認(rèn)真踏實的工作習(xí)慣，同時還鞏固了常用的軟件和儀器儀表的使用，總之，這次課程設(shè)計讓我受益匪淺，學(xué)到了很多東西。這次課程設(shè)計的方案基本上是我獨立完成的，在原思路和方案的選擇上肯定存在很多不足，還需要老師和同學(xué)的幫助。最后，我還要感謝我的老師和同學(xué)們，在我有問題的時候計時給我做出了解答，給我了很多的幫助，讓我把系統(tǒng)做的更加完善。在此期間。起哦不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了