多功能數(shù)字鐘-數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告

1、-PAGE . z1.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1產(chǎn)生1HZ的脈沖；1.2 能顯示時(shí)，分，秒，24小時(shí)進(jìn)制；1.3可手動(dòng)校正：能分別進(jìn)展分、時(shí)的校正。只要將開關(guān)置于手動(dòng)位置?？煞謩e對(duì)分、時(shí)進(jìn)展連續(xù)脈沖輸入調(diào)整；1.4整點(diǎn)報(bào)時(shí)。2.系統(tǒng)原理框圖由振蕩器輸出穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，秒計(jì)數(shù)器滿60向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器滿60向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按24翻1規(guī)律計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器經(jīng)譯碼器送到顯示器；計(jì)數(shù)出現(xiàn)誤差可用校時(shí)電路進(jìn)展校時(shí)、校分、校秒，可發(fā)揮局部：使數(shù)字鐘具有可整點(diǎn)報(bào)時(shí)與定時(shí)鬧鐘的功能。時(shí)顯示器分顯示器秒顯示器時(shí)譯碼器分譯碼器秒譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路振蕩器分頻器定時(shí)控制仿電臺(tái)

2、報(bào)時(shí)整點(diǎn)報(bào)時(shí)主體局部擴(kuò)展 局部數(shù)字鐘的構(gòu)造框圖如圖1所示圖1數(shù)字鐘的構(gòu)造框圖3.設(shè)計(jì)方案與論證3.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路方案一：由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。555與RC振蕩電路如圖2所示圖 SEQ 圖 * ARABIC1555與RC組成的多諧振蕩器圖方案二:振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準(zhǔn)確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過(guò)分頻得到這一時(shí)間脈沖信號(hào)。石英晶體振蕩電路如圖3所示圖 SEQ 圖 * ARABIC2石英晶體振蕩器圖方案三：由集成邏輯門與RC

3、組成的時(shí)鐘源振蕩器門電路組成的振蕩電路如圖4所示圖 SEQ 圖 * ARABIC3 門電路組成的多諧振蕩器圖用555組成的脈沖產(chǎn)生電路: R1=47k，R2=47k，C=10F，則555所產(chǎn)生的脈沖的為:f=1/(R1+2*R2)CLn2=1Hz,而設(shè)計(jì)要求為1Hz,在精度要求不是很高的時(shí)候可以使用。石英晶體振蕩電路:采用的32768晶體振蕩電路,其頻率為32768Hz,然后再經(jīng)過(guò)15分頻電路可得到標(biāo)準(zhǔn)的1Hz的脈沖輸出.R的阻值,對(duì)于TTL門電路通常在0.72K之間;對(duì)于CMOS門則常在10100M之間。由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期不僅與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)，而且還取決于門電路的閾值電壓V

4、TH，由于VTH容易受到溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，只能用于對(duì)頻率穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。綜上分析，選擇方案一，555與RC組成的振蕩電路較簡(jiǎn)單，易調(diào)節(jié)，本錢較低3.2校時(shí)電路數(shù)字種啟動(dòng)后,每當(dāng)數(shù)字鐘顯示與實(shí)際時(shí)間不符進(jìn),需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)展校時(shí)。校秒時(shí)，采用等待校時(shí)。校分、時(shí)的原理比擬簡(jiǎn)單，采用加速校時(shí)。對(duì)校時(shí)電路的要 : 在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù) 。在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù) 。方案一：當(dāng)剛接通電源或時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，都需要進(jìn)展時(shí)間的校準(zhǔn)。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的根本功能，一般電子鐘都有時(shí)、分、秒校時(shí)功能。為使電路簡(jiǎn)單，這里只進(jìn)展分和小時(shí)的校準(zhǔn)。校時(shí)可采用

5、快校時(shí)和慢校時(shí)兩種方式。校時(shí)脈沖采用秒脈沖，則為快校時(shí)；如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供則為慢校時(shí)。圖5中C1、 C2用于消除抖動(dòng)。至?xí)r個(gè)位計(jì)數(shù)器至分個(gè)位計(jì)數(shù)器分十位進(jìn)位脈沖秒十位進(jìn)位脈沖3.3K3.3KC2 S2C1 S1C1=C2=0.01F+5V校時(shí)脈沖圖5方案一校時(shí)電路方案二：通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)展人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖6所示為所設(shè)

6、計(jì)的校時(shí)電路。圖 6 方案二校正電路圖方案三：校準(zhǔn)電路由根本RS觸發(fā)器和與門組成，根本RS觸發(fā)器的功能是產(chǎn)生單脈沖，主要作用是起防抖動(dòng)作用。未撥動(dòng)開關(guān)K時(shí)，與非門G2的一個(gè)輸入端接地，根本RS觸發(fā)器處于1狀態(tài)，這是數(shù)字鐘正常工作，分進(jìn)位脈沖能進(jìn)入分計(jì)數(shù)器。撥動(dòng)開關(guān)K時(shí)，與非門G1的一個(gè)輸入端接地，于是根本RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)為0狀態(tài)。秒狀態(tài)可以直接進(jìn)入分計(jì)數(shù)器，而分進(jìn)位脈沖被阻止進(jìn)入，因而能較快地校準(zhǔn)分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。校準(zhǔn)后，將校正開關(guān)恢復(fù)原位，數(shù)字鐘繼續(xù)進(jìn)展正常計(jì)時(shí)工作。電路圖如圖7所示:圖 7 方案三校正電路方案四：校時(shí)電路僅由2個(gè)單刀雙擲開關(guān)所構(gòu)成綜上分析，選擇方案四，用開關(guān)組成的校時(shí)電路較簡(jiǎn)單

7、，易調(diào)節(jié)，本錢低4.電路圖及設(shè)計(jì)文件4.1工作原理電路總原理如圖8所示圖8多功能數(shù)字鐘的總原理圖4.2電路設(shè)計(jì)基于NE555的秒方波發(fā)生器的設(shè)計(jì)用NE555芯片以及外圍電路搭建成一個(gè)多諧振蕩器，通過(guò)設(shè)計(jì)外圍電路的參數(shù)輸出方波頻率為1Hz，故稱為秒方波發(fā)生器。由于脈沖的占空比對(duì)系統(tǒng)的影響不大，故把占空比設(shè)計(jì)為1/3。輸出方波用作計(jì)數(shù)器及D觸發(fā)器的clk信號(hào)。NE555定時(shí)器引腳圖如圖9所示，脈沖頻率公式：f=1R1+2R2C2 選擇R1=47K，R2=47K，RV1=2K，C=10F，形成電路圖如圖10所示：圖9 NE555的引腳圖 圖10秒脈沖發(fā)生器基于74ls160的2460進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

8、圖11 74ls160的引腳圖表1 74ls160的功能表圖12 采用同步置數(shù)法設(shè)計(jì)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖13 采用同步置數(shù)法設(shè)計(jì)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路譯碼電路的功能是將秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)展翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其輸出是OC門輸出且低電平有效，專用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。如圖9所示。假設(shè)將秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)展不同數(shù)字的顯示。圖 14譯碼及驅(qū)動(dòng)顯示電路圖整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路仿電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的功能要：每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到正點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響。

9、但為了簡(jiǎn)單，用發(fā)光二極管替代喇叭，到分鐘顯示到59分時(shí)，二極管就會(huì)亮。校時(shí)電路當(dāng)剛接通電源或時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，都需要進(jìn)展時(shí)間的校準(zhǔn)。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的根本功能，一般電子鐘都有時(shí)、分、秒校時(shí)功能。為使電路簡(jiǎn)單，這里只進(jìn)展分和小時(shí)的校準(zhǔn)。5.測(cè)試方法與數(shù)據(jù)5.1測(cè)試步驟如下： 用示波器檢測(cè)脈沖信號(hào)發(fā)生器局部，看其輸出的秒脈沖信號(hào)的波形、頻率和周期等是否符合要求，必須確保秒脈沖信號(hào)的頻率準(zhǔn)確F1Hz，這關(guān)系整個(gè)數(shù)字鐘的準(zhǔn)確性。分別將時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)輸入端調(diào)至較時(shí)脈沖，檢查各計(jì)數(shù)器是否按所要求的進(jìn)制形式進(jìn)展，顯示是否正常。同時(shí)看較時(shí)電路是否到達(dá)較時(shí)的目的。時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器接回計(jì)時(shí)脈沖，看總體工作是否正常。5.2測(cè)試數(shù)據(jù)顯示00:05:35圖15 仿真結(jié)果圖6.元件清單元件清單如表2所示器件型號(hào)用途介紹數(shù)