簡(jiǎn)易電子鐘 課設(shè)總結(jié)

北京交通大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課設(shè)題目：簡(jiǎn)易電子鐘參與者：xxxxxx班級(jí)：電氣xxx班指導(dǎo)老師：時(shí)間：2013.7摘要在實(shí)際生活中，我們會(huì)經(jīng)常用到電子鐘，而隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，各類智能化產(chǎn)品相應(yīng)而出。就數(shù)字電路而言，它本身具有電路簡(jiǎn)單、可靠性高以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)。所以本次課程設(shè)計(jì)主要是以數(shù)字電路為核心的只能電子鐘的設(shè)計(jì)。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)分秒顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人、家庭及辦公室等多種公共場(chǎng)合，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?。其中，?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用也使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了老式鐘表。所以，鐘表的數(shù)字化給人們的生活帶來了極大的方便，也大大擴(kuò)充了鐘表的功能。因此，研究數(shù)字中并擴(kuò)大其應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)電路主要由信號(hào)產(chǎn)生部分、計(jì)時(shí)部分、動(dòng)態(tài)顯示部分以及整點(diǎn)報(bào)時(shí)部分組成，其中數(shù)碼顯示管顯示24小時(shí)的時(shí)刻，包括時(shí)分秒，且具有清零、保持和整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是1HZ秒脈沖，所以應(yīng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源或利用555多諧振蕩器或者晶體整蕩器等產(chǎn)生信號(hào)。數(shù)字鐘計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)制，所以應(yīng)設(shè)置24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并帶有60進(jìn)制和24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，時(shí)分秒分別由兩個(gè)七段數(shù)碼顯示管顯示其十位和個(gè)位。此外，該數(shù)字鐘將會(huì)從59分50秒開始后，每隔兩秒鐘發(fā)出一次“嘟”的信號(hào)（如果用二極管，則會(huì)看到二極管會(huì)發(fā)光），連續(xù)五次后即可到達(dá)整點(diǎn)。關(guān)鍵詞：振蕩器分頻器譯碼器計(jì)數(shù)器報(bào)時(shí)電路一、設(shè)計(jì)目的數(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)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。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)模集成電路的作用及實(shí)用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過它可以進(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。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）設(shè)計(jì)指標(biāo)由555多諧振蕩器電路產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)；分、秒為00~59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；時(shí)為00~23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器；整點(diǎn)具有報(bào)時(shí)功能，計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開始，蜂鳴器響1秒停1秒地響5次；（2）設(shè)計(jì)要求畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；元器件及參數(shù)選擇；電路仿真與調(diào)試。（3）制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。（4）編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。三、原理框圖數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。我們本次實(shí)驗(yàn)采用555多諧振蕩器來產(chǎn)生信號(hào)。555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。四、主要部分的實(shí)現(xiàn)方案1秒脈沖電路本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)主要由555構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生1000HZ的信號(hào)，隨后通過74LS90的三次分頻來產(chǎn)生1HZ的信號(hào)。電路圖如下所示：555構(gòu)成的多諧振蕩器秒脈沖發(fā)生器時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)的計(jì)數(shù)電路為24進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路，所以利用2個(gè)74LS90來連接實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制的電路。而對(duì)秒和分的計(jì)數(shù)電路，由74LS92實(shí)現(xiàn)秒和分的十位的六進(jìn)制，由74ls90實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制，74LS90和74LS92共同實(shí)現(xiàn)秒和分的24進(jìn)制。其中74LS90是4位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供方便。它具有異步清零，同步并行預(yù)置數(shù)，保持和計(jì)數(shù)的功能。（１）秒計(jì)數(shù)器74LS90是異步二——五——十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，既可以實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。Ro(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。如果將Cp2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由Cp1輸入，QD、QC、QB、QA分別作為輸出端，構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器；如果將Cp1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由Cp2輸入，則實(shí)現(xiàn)的是異步5421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。本圖中采用第一種十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器原理實(shí)現(xiàn)個(gè)位的進(jìn)位原理。而對(duì)秒的十位，因?yàn)槠鋺?yīng)該顯示0~5的數(shù)字，所以應(yīng)采用模等于六即六進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器。74LS92是異步二---六----十二進(jìn)制加法器，當(dāng)輸出“0110”的暫態(tài)時(shí)，QB、QC通過74LS08兩輸入與門接到秒計(jì)數(shù)器十位的R0(1）上，從而使整個(gè)計(jì)數(shù)器清零，并向前一位進(jìn)位。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)循環(huán)。（2）分計(jì)數(shù)器分的個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它把自己的進(jìn)位信號(hào)傳輸給時(shí)的個(gè)位計(jì)數(shù)單元。連接圖同秒計(jì)數(shù)器的連接圖（3）時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)器是24進(jìn)制，所以本實(shí)驗(yàn)采用兩片74LS90來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖：如圖為兩片74LS90所連接成的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。兩片7490都設(shè)置成五進(jìn)制，構(gòu)成25進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后遇24清零。用兩片74LS90芯片，一片控制個(gè)位，為十進(jìn)制；另一片控制十位，為二進(jìn)制。利用74LS90本身的兩控制端完成十進(jìn)制，在達(dá)到1001（即十進(jìn)制的九）時(shí)，給第二個(gè)芯片一個(gè)脈沖，這樣反復(fù)，直到第二片達(dá)到0010（即十進(jìn)制的二）且第一片達(dá)到0100（即十進(jìn)制的四）時(shí)第一片和第二片同時(shí)清零，這樣完成一次24的計(jì)數(shù)，且回到初態(tài)，繼續(xù)重復(fù)計(jì)數(shù)。3數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路譯碼顯示采用共陰極LED八段數(shù)碼管和譯碼器74SL48組成。其中七段共陰極數(shù)碼顯示管的3、8段均接地，a、b、c、d、e、f、g七段數(shù)碼顯示管分別對(duì)應(yīng)74LS48的相應(yīng)管腳，后將74LS48的3、4、5管腳均接高電平，使數(shù)碼顯示管既不滅靈也不試燈從而處于正常的顯示狀態(tài)。4.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的QC和QA、個(gè)位的QD和QA及秒計(jì)數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。顯然分十位、分個(gè)位和秒十位在整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路中均保持不變，其中分十位始終為5，即0101，分個(gè)位始終為9，即1001，秒十位為5，即1001，所以有分十位中QC、QA和分個(gè)位QD、QA以及秒十位QC和QA始終為1，所以可以通過與門來實(shí)現(xiàn)邏輯。但因?yàn)閷?shí)際生活中四輸入與非門較多，所以實(shí)驗(yàn)采用74LS08四輸入與非門以及74LS00兩輸入與非門來實(shí)現(xiàn)邏輯。電路圖如上所示。五、實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法在實(shí)驗(yàn)過程中，我們遇到了很多問題。雖然看起來實(shí)驗(yàn)沒有很困難，但在這其中，各種瑣碎的問題讓我們學(xué)會(huì)了很多，也鍛煉了很多。下面依次列舉一下我們所遇到的問題。首先要說的是面包板的內(nèi)部連接導(dǎo)通區(qū)域問題，在剛開始使用的過程中，因?yàn)槁犕瑢W(xué)說面包板以中心對(duì)稱分為兩半分別導(dǎo)通，實(shí)則面包板的分界面不清，需要自己測(cè)試。導(dǎo)致芯片的無法正常供電，不知道問題所在。解決方法：用萬用表對(duì)各個(gè)連接點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，利用萬用表的導(dǎo)通可蜂鳴原理判斷是否導(dǎo)通，最終確定出原來不是所有面包板均對(duì)稱導(dǎo)通，且有面包板分三部分導(dǎo)通。由于面包板的老化以及內(nèi)部鏈接問題，許多芯片按照相應(yīng)方式接入時(shí)并不能正常工作。如果只是盲目的查各個(gè)連接線，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。解決方法：我們采取了各個(gè)擊破的方法，挨個(gè)排查。為了檢查，我們特地將時(shí)分秒顯示部分拆成六個(gè)獨(dú)立的單元，分別進(jìn)行檢查，看其是否能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的十進(jìn)制轉(zhuǎn)換和六進(jìn)制轉(zhuǎn)換。首先，我們檢查并排除是否是電路連接有問題。于是我們將原來面包板上利用74LS48譯碼和數(shù)碼顯示管部分和主電路分開，將主電路連接到實(shí)驗(yàn)箱上，發(fā)現(xiàn)仍不能正常工作。于是，我們認(rèn)真檢查了主電路的連接。經(jīng)檢查連接管教無誤后，用萬用表挨著檢測(cè)相應(yīng)共地共電源端等相同端是否能使萬用表蜂鳴，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分導(dǎo)線雖相應(yīng)連接了，但并不導(dǎo)通。最終確認(rèn)為有一部分是芯片壞了，還有一部分是面包板出現(xiàn)了問題，有一些管腳已不導(dǎo)通。所以換了管腳接入處。確認(rèn)電路連接無誤后，再連入電路，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼顯示管大都可以正常的單獨(dú)顯示示數(shù)了，但還有一個(gè)仍然有問題，后換了數(shù)碼管問題解決，表明是數(shù)碼管壞了的緣故。還有有時(shí)候會(huì)在做實(shí)驗(yàn)的測(cè)試過程中經(jīng)常會(huì)遇到導(dǎo)線有時(shí)候松動(dòng)了的問題。經(jīng)過我們一次又一次的細(xì)心檢查，問題一一得到了解決。雖然說現(xiàn)在講起來不是那么困難，但實(shí)際上在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了很多問題，以前做實(shí)驗(yàn)大都是在老師的指導(dǎo)下去完成解決問題。經(jīng)過這次獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了萬用表的很大的作用和用處，尤其學(xué)會(huì)了用萬用表檢查電路尋找電路問題。更多的，我們學(xué)會(huì)了一種解決問題的方式，學(xué)會(huì)了各個(gè)擊破有頭緒的去思考問題，排除錯(cuò)誤。這種尋找問題解決問題的能力的養(yǎng)成，相信會(huì)給我們今后的學(xué)習(xí)帶來很大的幫助。六、心得體會(huì)通過這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我們了解了數(shù)字鐘的原理和設(shè)計(jì)理念。要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要對(duì)著一個(gè)參考電路圖才可以連接，但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣，因?yàn)樵谑论E接線中有著各種各樣的條件制約，所以要合理布局這樣連出來的成品才比較美觀。設(shè)計(jì)過程中，在一次又一次的失敗面前，我們沒有退縮，而是勇敢的去面對(duì)，積極的去解決，充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和他人的幫助，最終取得了成功。通過親自動(dòng)手連線，試驗(yàn)，遇到問題，解決問題，我們鞏固了書本的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了新的學(xué)問，明白了實(shí)踐的可貴性。動(dòng)手能力的提高，細(xì)心與耐心的培養(yǎng)，品嘗自己勞動(dòng)成果的喜悅，是我們?cè)谶@次課程設(shè)計(jì)中最大的收獲。七、元器件1．四連面包板1塊2．鑷子1把3．剪刀1把4．共陽八段數(shù)碼管7個(gè)5．導(dǎo)線若干6．74LS90集成塊6塊7．CD4060集成塊1塊8．74LS247集成塊7塊9．74LS20集成塊1塊