數字電路課程設計數字時鐘

1、數字時鐘技術報告概要 數字鐘是一個將“時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒。一個基本的數字鐘電路主要由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒、”計數器、譯碼器及顯示器組成。由于采用純數字硬件設計制作，與傳統(tǒng)的機械表相比，它具有走時準，顯示直觀，無機械傳動裝置等特點。本設計中的數字時鐘采用數字電路實現對“時” 、“分”、“秒”的顯示和調整。通過采用各種集成數字芯片搭建電路來實現相應的功能。具體用到了555震蕩器，74LS90及與非，異或等門集成芯片等。該電路具有計時和校時的功能。在對整個模塊進行分析和畫出總體電路圖后，對各模塊進行仿真并記錄

2、仿真所觀察到的結果。實驗證明該設計電路基本上能夠符合設計要求！1、 系統(tǒng)結構。（1） 功能。 此數字鐘能顯示“時、分、秒”的功能，它的計時周期是24小時，最大能顯示23時59分59秒，并能對時間進行調整和校對，相對于機械式的手表其更為準確。（2） 系統(tǒng)框圖。譯碼器譯碼器譯碼器時計數器分計數器秒計數器校時電路振蕩器分頻器系統(tǒng)方框 圖1（3） 系統(tǒng)組成。1. 秒發(fā)生器：由555芯片和RC組成的多諧振蕩器，其555上3的輸出頻率由接入的電阻與電容決定。2. 校時模塊：由74LS03中的4個與非門和相應的開關和電阻構成。3. 計數器：由74LS90中的與非門、JK觸發(fā)器、或門構成相應芯片串接得到二十四

3、、六十進制的計數器，再由74LS90與74LS08相連接而得到秒、分、時的進分別進位。4. 譯碼器：選用BCD鎖存譯碼器4511，接受74LS90來的信號，轉換為7段的二進制數。5. 顯示模塊：由7段數碼管來起到顯示作用，通過接受CD4511的信號。本次選用的是共陰型的CD4511。2、 各部分電路原理。1. 秒發(fā)生器：555電路內部（圖2-1）由運放和RS觸發(fā)器共同組成，其工作原理由8處接VCC，C1處當Uco=2/3Vccu11時運放輸出為1，同理C2也一樣。最終如圖3接口就輸出矩形波，而形成的秒脈沖。圖2-1 內部結構圖圖2-2 555功能表2. 校時模塊：校時模塊主要由74LS03中的

4、4個與非門構成（圖2-3），由其功能圖看得出只要有一個輸入端由H到L或者從L到H都會使輸出端發(fā)生高低變化。因此通過開關的撥動產生高低信號從而對時、分處的計數器起到調數作用。圖2-3 校時模塊圖圖3-3 74LS03功能圖3. 計數器：通過74LS90來計數，由14接腳INPUT為秒脈沖信號輸入端，從而使輸出端到CD4511上產生10進制數，這里相互之間的74LS90的連接能相應的產生60進制和24進制數，由個位到十位是當各位控制的74LS90輸出到8、9是Qd變?yōu)镠，又從9到0是Qd變?yōu)榈停瑥亩故?4LS90的14接口輸入由H到L進一位（圖2-5和圖2-7）。關于24進制和60進制的控制是

5、由74LS08控制的，如圖2-5所示74LS08控制的是60進制數，當Qb、Qc輸出高電平時，即此時數碼管顯示的60，74LS08的與門輸出H，到74LS90的R0(1)、R0（2）從而達到清零的作用，與此同時又到下一時鐘處的74LS90的14接口處而達到進位作用。同理24進制就是把十位上的Qb和個位上的Qc與74LS08上的與非門相連而達到清零作用。圖2-5圖2-6Reset Inputs復位輸入 輸出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L LH X L X L COUN

6、T COUNT COUNT COUNT L X L X L X X L X L L X Count 輸出 QD QC QB QA 0 L L L L 1 L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 圖2-74. 顯示模塊：顯示模塊由CD4511和數碼管組成。其功能表如圖2-8和圖2-9所示。圖2-8圖2-93、 裝配與調試。整個裝配過程分為四各階段過程：1. 秒脈沖信號模塊：在焊接結束后接上正負極，看555上3接口處的發(fā)光二極管的是否能亮，來判斷是否成功。2. 秒

7、顯示模塊：焊好秒顯示模塊時，接上555秒脈沖模塊發(fā)現不能正常工作，數碼管都顯示00，后來又看電路圖，原來74LS90上的2、3接口并沒有接上，原電路圖是接上74LS08后才能正常工作。后來由使74LS90上的2、3接地，就能正常工作了。3. 時、分顯示模塊：其實這一模塊和秒顯示模塊接線都一樣的，所以焊上后用同樣用555秒脈沖模塊一樣調試都能正常工作。4. 校時模塊：這也是最后調試模塊（總調試），這個過程前面調試都沒有問題，接下來會有問題的話，就是時、分、秒模塊的連接問題或者是校時電路的問題，也可能是74LS08的連接問題，當然還可能是芯片問題。這次調試要達到的效果就是總的效果，走秒、走分、走時

8、以及可以調數。還好最后沒出問題，總的效果沒問題。4、 技術總結。 本電路采用純數字電路制作，剛開始也是不知道怎么下手，總的制作過程分為三個過程： 1.制作前期：從圖書館借閱圖書查找相應的課題，并從網上查找相應的課設和論文，最終決定選定制作數字時鐘。 2.制作中期：從相應的圖書和論文中選定電路圖，本組三人分模塊去弄，各自把各自的模塊搞懂，并一定時間相應討論進度，了解整個模塊的運行原理。用Protues仿真軟件進行相應的仿真（圖1-1），并能成功運行運行。在仿真中對原電路圖進行了一定的修改，原來的分頻板塊取消了（分頻模塊目的是降低555脈沖的輸出頻率），由于可以通過改變555模塊的電阻和電容，從而

9、得到1秒脈沖，就直接就接上555秒脈沖電路。本來打算用晶振來做秒脈沖的但是覺得555報警電路以前做過覺得簡單就用555秒脈沖電路，并且顯示模塊在實際焊接的時候數碼管沒有4段的，就利用電子實習時做八路搶答器時顯示模塊是利用CD4511接上的，最后就采用CD4511（圖4-2）。 3.制作后期：從仿真的電路圖中確定元器件，去采購相應的元器件，并通過Protues軟件對電路進行了相應的排版（圖4-3），最后開始焊接電路，一點一點的進行調試。圖4-1圖4-2圖4-35、 心得體會。 參加培訓快一個月，最后也終于把東西做出來了，十分高興。這次做的說實話到最后還十分沒底，在上次參加了雙基電子設計大賽，用Proteus做了個“智能冰箱”，當時在Proteus上可以正常運作，效果那是非常的好，但是最后做出來的效果，可以說完全沒效果，還花了這么多時間，十分受挫。不過現在想想當時做的是用單片機控制的，關于單片機還完全不了解，因此單片機很多細節(jié)性的東東不知道，做出來沒效果也是肯定的。當然上次比賽也是第一次參加，也是第一次自己設計東西，并要讓它能正常工作，很多細節(jié)的都不懂，花了很多時間而達到的效果也并不大。因此總結上次的經驗，這次果斷十分小心，一點一點的弄好。先確定項目，在尋找相應的論文。在對著電路圖和數電資料書一點一點的把原理弄懂，這樣發(fā)現這樣不管是在調試的時候，還是在焊接