數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計指導書-文庫吧
2025-05-23 00:45 本頁面
【正文】 點時，便自動發(fā)出鳴叫聲，時長1s。選做：1）鬧鐘功能，可按設(shè)定的時間鬧時。2）日歷顯示功能。將時間的顯示增加“年”、“月”、“日”。 數(shù)字鐘的基本原理及電路設(shè)計一個具有計時、校時、報時、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路、報時電路等七部分組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻器得到秒脈沖，秒脈沖送入計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)結(jié)果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器譯碼，并通過顯示器顯示時間。數(shù)字鐘的整機邏輯框圖如下： 圖 1數(shù)字鐘整機邏輯圖1）振蕩器石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結(jié)構(gòu)簡單、頻率易調(diào)整，它是電子鐘的核心，用它產(chǎn)生標準頻率信號，再由分頻器分成秒時間脈沖。用反相器與石英晶體構(gòu)成的振蕩電路如圖2所示。利用兩個非門G1和G2自我反饋，使它們工作在線形狀態(tài)，然后利用石英晶體Z1來控制振蕩頻率。振蕩器振蕩頻率的精度與穩(wěn)定度基本上決定數(shù)字鐘的準確度,晶振頻率越高，計時準確度越高。目前常見的石英晶振頻率是4MHz時，則振蕩器輸出頻率為4MHZ。圖2 石英晶體振蕩電路2）分頻器時間標準信號的頻率很高，要得到秒脈沖，需要分頻電路。例如，振蕩器輸出4MHZ信號，可通過D觸發(fā)器（如74LS74）進行4分頻變成1MHZ，也可以將10分頻計數(shù)器74LS160（或74LS90）行4分頻變成1MHZ，然后送到10分頻計數(shù)器74LS160（或74LS90），經(jīng)過6次10分頻而獲得1HZ的方波信號。3） 計數(shù)器整個計數(shù)器電路由秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器串接而成。秒計數(shù)器和分計數(shù)器各自由一個十進制計數(shù)器和一個六進制計數(shù)器串接組成，形成兩個六十進制計數(shù)器。時計數(shù)器可由兩個十進制計數(shù)器串接并通過反饋接成二十四制計數(shù)器。4） 譯碼器譯碼器由六片74LS247（或74LS48）組成，74LS247驅(qū)動器是與8421BCD編碼計數(shù)器配合用的7段譯碼驅(qū)動器。一片74LS247驅(qū)動一只數(shù)碼，72LS247是集電極開路輸出，為了限制數(shù)碼管的導通電流，在72LS247的輸出與數(shù)碼管的輸入端之間均應串有限流電阻。5） 顯示器 本系統(tǒng)用七段發(fā)光數(shù)碼管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，發(fā)光數(shù)碼管有兩種：共陽極或共陰極。74LS247驅(qū)動器是低電平輸出，采用共陽極數(shù)碼管。6） 校時電路剛接通電源或走時不準時，都需要進行時間校準。實現(xiàn)校時電路的方法有很多，采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成單脈沖發(fā)生器是其中的一種，電路如圖3。 圖3 校時電路 設(shè)計要點1）畫出整個系統(tǒng)的電路圖，并列出所需器件清單。 2）采購器件，并按電路圖接線，認真檢查電路是否正確，注意器件管腳的連接，“懸空端”、“清零端”、“置1端”要正確處理。3）調(diào)試振蕩器電路，用示波器觀察振蕩頻率輸出。4）將振蕩輸出頻率送入各分頻器，觀察其輸出頻率是否符合設(shè)計要求。5）檢查各級計數(shù)器的工作情況。6）觀察校時電路的功能是否滿足校時要求。7）分頻器和計數(shù)器調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否正常準確地工作。B：交通燈控制電路設(shè)計 由一條主干道和一條支干道的匯合點形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個入口處設(shè)置了紅、綠、黃三色信號燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間?？吭诮芯€內(nèi)。實現(xiàn)紅、綠燈的自動指揮對城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意義。設(shè)計目的、組裝與調(diào)試方法。設(shè)計任務(wù)與要求、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時，主干道亮紅燈。，主干道每次放行30s、支干道20s。設(shè)計30s和20s計時顯示電路。，要亮5s的黃燈作為過渡，設(shè)置5s顯示電路。 要求所有的計數(shù)采用倒計時的方法。 選做：自行觀察廣州市狀況比較復雜的交通路口的車輛通行情況并設(shè)計其控制電路。交通燈控制電路基本原理及電路設(shè)計實現(xiàn)上述任務(wù)的控制器整體結(jié)構(gòu)如圖4計時器時鐘信號主 控 制 器譯碼驅(qū)動電路主干道信號燈支干道信號燈L、S、P圖4交通燈控制器結(jié)構(gòu)圖1）主控制器主控電路是本課題的核心，主要產(chǎn)生30s、20s、5s三個定時信號，它的輸出一方面經(jīng)譯碼后分別控制主干道和支干道的三個信號燈，另一方面控制定時電路啟動。主控電路屬于時序邏輯電路，可采用狀態(tài)機的方法進行設(shè)計。主干道和支干道各自的三種燈（紅、黃、綠），正常工作時，只有4種可能，即4種狀態(tài)：主綠燈和支紅等亮，主干道通行，啟動30s定時器，狀態(tài)為S0；主黃燈和支紅燈亮，主干道停車，啟動5s定時器， 狀態(tài)為S1；主紅燈和支綠燈亮，支干道通行，啟動20s定時器，狀態(tài)為S2；主紅燈和支黃燈亮，支干道停車，啟動5s定時器，狀態(tài)為S3。四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖5： 主綠燈支紅燈亮主黃燈支紅燈亮主紅燈支綠燈亮主紅燈支黃燈亮已過5sS0S1S2S3未過30s已過30s已過20s未過20ss未過5s未過5s已過5s圖5交通燈控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可用2個JK觸發(fā)器表達上述四種狀態(tài)的分配和轉(zhuǎn)換。2）計時器電路這些計時器除需要秒脈沖作時鐘信號外，還應受主控器的狀態(tài)的控制。例如30s計時器應在主控器進入S0狀態(tài)（主干道通行）時開始計時，同樣20s計時器必須在主控器進入S2狀態(tài)時開始計數(shù)，而5s計時器則要在進入S1或S3狀態(tài)時開始計數(shù)，待到規(guī)定時間分別使計數(shù)器復零。設(shè)計中30s計數(shù)器可以采用兩
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