數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

**學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目數(shù)字時(shí)鐘系(部)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師信息工程系2010年1月4日至1月8日共一周2010年1月8日《電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)題目：數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)內(nèi)容：整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸。入各電路設(shè)計(jì)要求：（1）時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期并且顯示時(shí)、分、秒。（2）有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。（3）為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。（4）畫(huà)出電路圖，元器件及參數(shù)選擇。二、設(shè)計(jì)原始資料三、要求1、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)2、利用AutoCAD繪制系統(tǒng)電路圖。四、進(jìn)程安排說(shuō)明書(shū)。五、主要參考資料1、高吉祥電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京電子工業(yè)出版社2、趙淑范電子技術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京清華大學(xué)出版社指導(dǎo)教師（簽名）：教研室主任（簽名）：課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表出勤天數(shù)缺勤天數(shù)出勤情況成出勤情況及設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)（20分）課設(shè)答辯（20分）設(shè)計(jì)成果（60分）總成績(jī)（100分）績(jī)?cè)u(píng)定提問(wèn)（答辯）問(wèn)題情況綜合評(píng)定指導(dǎo)教師簽名：年月日唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1引言..........................................12數(shù)字電子鐘基本原理...................................22.1石英晶體振蕩器..................................22.2分頻器......................................32.3計(jì)數(shù)器......................................32.4譯碼與顯示電路..................................52.5校時(shí)電2.6調(diào)試要點(diǎn).....................................2.7元器路.....................................67件的選擇...................................73設(shè)計(jì)總結(jié)........................................94心得體會(huì)........................................10唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來(lái)越高。高精度的,由于電子鐘、石晶表、石英鐘都采用,穩(wěn)定性好,使用方便,不需要經(jīng)常調(diào)校.數(shù),譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng),用LED顯示器代替指針,減小了計(jì)時(shí)、分、秒、顯示時(shí)間的功能,片選的靈活性好[6]。計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器了石英技術(shù),因此走時(shí)精確度高字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)顯示進(jìn)而顯示時(shí)間誤差.這種表具有時(shí)還可以進(jìn)行時(shí)、分、秒的校對(duì)。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。比具有更高的因此，我們此次設(shè)計(jì)與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘.而且通過(guò)數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集作用及實(shí)用方法.且由于數(shù)包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。成電路的字鐘1唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2數(shù)字電子鐘基本原理數(shù)字電子鐘的邏輯圖如下，它由石英晶體振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器和校時(shí)電路組成，石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)時(shí)、分、秒譯碼器顯示時(shí)間。時(shí)分秒譯碼器譯碼器譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路晶體振蕩器分頻器圖2數(shù)字電子時(shí)鐘邏輯框圖2.1石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率易調(diào)整。它還具有壓電效應(yīng)，在晶體某一方向加一電場(chǎng)，則在此垂直方向產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)，有了機(jī)械振動(dòng)，就會(huì)在相應(yīng)的垂直面上產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使機(jī)械振動(dòng)和電場(chǎng)互為因果，這種循環(huán)過(guò)程一直持續(xù)到晶體的機(jī)械強(qiáng)度限制時(shí)，才達(dá)到最后穩(wěn)定，這種壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的用反相器與石英晶體我反饋，使它們工作在線(xiàn)性狀態(tài)，然后利用石英晶體JU來(lái)控制振蕩固有頻率。構(gòu)成的振蕩電路如下圖所示。利用兩個(gè)非門(mén)G1、G2自頻率，同時(shí)用電容C1來(lái)作為兩個(gè)非門(mén)之間的耦合，兩個(gè)非門(mén)輸入和輸出之間并接的電阻R1、R2作為負(fù)反饋元件，由于反饋電阻很小，可以近似認(rèn)為非們的輸出輸入壓降相等。電容C2是為了防止寄生振蕩。2唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)0.0111ΩΩ圖2-1石英晶體振蕩器2.2分頻器由于石英晶體振蕩器產(chǎn)生的頻率很高，要得到秒脈沖，需要用分頻器。例如，振蕩器輸出4MH2信號(hào)，通過(guò)D觸發(fā)器進(jìn)行4分頻變成1MH2，然后送到10分頻計(jì)數(shù)器，進(jìn)過(guò)6次10分頻而獲得1Hz的方波信號(hào)作為秒脈沖信號(hào)。2.3計(jì)數(shù)器秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)6級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到秒個(gè)位、十位、分個(gè)位、十位以及時(shí)個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)。秒、分計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制，小時(shí)為24進(jìn)制。2.3.160進(jìn)制計(jì)數(shù)：“秒”計(jì)數(shù)器電路與“分”計(jì)數(shù)器電路都是60進(jìn)制，它由一級(jí)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級(jí)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接構(gòu)成，如圖所示，采用兩片中規(guī)模集成電路74LS90串接起來(lái)構(gòu)成的“秒”、“分”計(jì)數(shù)器。3唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)&12221210(1)0(2)211秒圖2-3-160進(jìn)制計(jì)數(shù)器IC1是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，QD1作為十進(jìn)制的進(jìn)位信號(hào)，74LS90計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用反饋歸零方法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)，IC2和與非門(mén)組成六進(jìn)制計(jì)數(shù)。74LS90是在CP信號(hào)的下降沿翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，輸入信號(hào)。QB2和QC20110高電平1分別送到計(jì)數(shù)器的R0(1),R0(2),74LS90內(nèi)部的R0(2)與非后清零而使計(jì)數(shù)器歸零，完成六進(jìn)制計(jì)數(shù)。由此可見(jiàn)IC1和IC2串聯(lián)實(shí)現(xiàn)QA2和QC2相與0101的下降沿，作為“分”（“時(shí)”）計(jì)數(shù)器的清零R0(1)和了六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。2.3.224進(jìn)制計(jì)數(shù)：小時(shí)計(jì)數(shù)電路是由IC5和IC6組成的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器如圖4唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)圖2-3-224進(jìn)制計(jì)數(shù)器當(dāng)“時(shí)”個(gè)位IC5計(jì)數(shù)輸入端CP5來(lái)到第十個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，IC5計(jì)數(shù)器復(fù)零，進(jìn)位端QD5向IC6“時(shí)”十位計(jì)數(shù)器輸出端信號(hào)，當(dāng)?shù)?4個(gè)“時(shí)”脈沖到達(dá)時(shí)，IC5計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為“器的QB6輸出為“1”。把它們分別送到IC5和IC6計(jì)數(shù)器的清零端通過(guò)7490內(nèi)部的0010”，此時(shí)“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器的QC5和“時(shí)”十位計(jì)數(shù)R0(1)和R0(2)，R0(1)和R0(2)與非后清零，計(jì)數(shù)器復(fù)零，完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)。2.4譯碼與顯示電路譯碼是把給定的代碼進(jìn)行翻譯,將時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制代碼翻譯為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù),并通過(guò)LED顯示器顯示配套使用的。我們選用的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器(74LS47)和數(shù)碼管(LED)是共陽(yáng)接法。LED顯示器的3、8管腳接一起,限流電阻為200Ω和+5V聯(lián)接。a、b、c、d、e、f、g各段,在圖中略畫(huà)出來(lái)。譯碼顯示,通常LED顯示器與譯碼器是實(shí)際使用時(shí)都應(yīng)該接一個(gè)限流電阻電路如圖所示。5唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)圖2-4譯碼與顯示電路2.5校時(shí)電路當(dāng)電子鐘接通電源或者計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差時(shí),均需要校正時(shí)間。校時(shí)電路分別實(shí)由于每個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)具有抖動(dòng)現(xiàn)象,因此用RS觸發(fā)器作為去抖電路。采用RS基本觸發(fā)器及單刀雙擲開(kāi)關(guān),閘刀常閉于2點(diǎn),每搬動(dòng)一次產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。電路如圖所示現(xiàn)對(duì)時(shí)、分的校準(zhǔn)。6唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14211Ω1Ω+52.6調(diào)試要點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)箱上組裝電子鐘，注意，器件管腳的連接一定要準(zhǔn)確，“懸空端”、“清零端”、“置1端”要正確處理，調(diào)試步驟和方法如下：（1）用示波器檢測(cè)石英晶體振蕩器的輸出信號(hào)波形和頻率，晶振輸出頻率應(yīng)為4MHz。（2）將頻率為4MHz的信號(hào)送入分頻器，并用示波器檢查各級(jí)分頻器的輸出頻率是否符合設(shè)計(jì)要求。（3）將一秒信號(hào)分別送入“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器，檢查各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作情況。（4）觀察校時(shí)電路的功能是否滿(mǎn)足校時(shí)要求。（5）當(dāng)分頻器和計(jì)數(shù)器調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否準(zhǔn)確正常地工作。2.7元器件的選擇圖2-5校時(shí)電路（1）七段顯示器（共陰極）6片（2）74LS486片12片1片（3）74LS90（4）4MHz石英晶體7唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（5）74LS10,74LS0010片1片1片（6）74LS04（7）74LS74（8）電阻、電容、導(dǎo)線(xiàn)等8唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)整個(gè)電路設(shè)計(jì)與制作的整個(gè)過(guò)程，掌握了對(duì)電子鐘的設(shè)計(jì),組裝與調(diào)試方法。熟悉了CMOS系列中、小規(guī)模集成電路的使用。通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，進(jìn)一步深入的體會(huì)到一種學(xué)習(xí)的方法，特別是對(duì)與電子設(shè)計(jì)方面。首先要明確總體的設(shè)計(jì)方案與方法；其次是對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)；最后將各個(gè)部分整合在一起進(jìn)行比較、觀察。在數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到的首要問(wèn)題有三個(gè)：一是電路的總體設(shè)計(jì)問(wèn)題；二是電路的焊接問(wèn)題；三是電路的調(diào)試問(wèn)題?；谒鶎W(xué)數(shù)字電路知識(shí)的局限性，在選擇元器件方面有所困難，開(kāi)始無(wú)從下手應(yīng)該確定使用何種元件。通過(guò)查找資料等過(guò)程首先確定了元件，從而確定了總電路圖。由于初次進(jìn)行焊接工作，所以在電路焊接的時(shí)候造成了許多虛焊，導(dǎo)致電路無(wú)法正常運(yùn)行。加重了電路調(diào)試的作業(yè)量。總的來(lái)說(shuō)，電子鐘的課程設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)我們對(duì)電子設(shè)計(jì)的興趣，是一次很好的理論與實(shí)際的結(jié)合，希望能有更多機(jī)會(huì)進(jìn)行這些課程設(shè)計(jì)。9唐山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老是這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能是困難重重，這畢竟第一次做的，難免中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前不夠深刻，掌握得不夠牢固。,雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯在邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)很大的進(jìn)步。加深了我們對(duì)組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步增進(jìn)了對(duì)一些常見(jiàn)邏輯器件的了解。另外，我們還更加充分的認(rèn)識(shí)到，數(shù)字電路這門(mén)課程在科學(xué)發(fā)展中的至關(guān)重要性2，查閱參考書(shū)的獨(dú)立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我們電路時(shí)，