【正文】 1”小時 計(jì)數(shù)器是按照“ 01— 02— 03— 04— 05— 06— 07— 08— 09— 10— 11— 12— 01”規(guī)律計(jì)數(shù)的，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表 所示。 譯碼與顯示電路 （一）電路如圖 所示 第 12 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 （二）電路的工作原理 譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號以表示編碼時所賦予原意的電路。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲器尋址和組合控制信號等。在管腳圖中，管腳 LT、 RBI、 BI/RBO 都是低電平是起作用，作用分別為： LT為燈測檢查，用 LT 可檢查七段顯示器個字段是否能正常被點(diǎn)燃。也可用共陰譯碼器 74LS248， CD4511。一般電子表都具有時、分、秒等校時功能。圖中 S1 校分用的控制開關(guān)， S2（總圖）為校時用的控制開關(guān)，它們的控制功能如表 4 所示，校時脈沖采用分頻器輸出的 1Hz 脈沖，當(dāng) S1 或 S2 分別為“ 0”時可以進(jìn)行“快校時”。 （一）設(shè)計(jì)電路如圖 所示 第 15 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 （二）電路的工作原理 在這里將舉例來說明它的工作原理。 如果用與非門實(shí)現(xiàn)的邏輯表達(dá)式為： 2 1 0 1 2 2 3 0 1( ) ( 0 ) ( )H M MZ Q Q Q M Q Q Q Q? ? ? ? 在該電路圖 中用到了 2 輸入二與非門 74LS20，集電極開路的 2 輸入四與非門 74LS0 74LS00，因 OC 門的輸出端可以進(jìn)行“線與”，使用時在它們的輸出端與電源 +5V 端之間應(yīng)接一電阻 RL。如果控制 1KHz 高音和驅(qū)動音響電路的兩極與非門也采用 OC門，則 RL 的值應(yīng)該重新計(jì)算。 設(shè) 4 聲低音（約 500Hz）分別發(fā)生在 59 分 51 秒、 53 秒、 55 秒及 57 秒，最后一聲高音（約 1KHz）發(fā)生在 59 分 59秒，它們的持續(xù)時間均為 1 秒。一般用 5V。 4 腳： R 是直接清零端。 7 腳： D 放電端。比較器由兩個 第 18 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放 C C2 組成。引腳如圖 圖 單時鐘加 /減計(jì)數(shù)器 74LS191 如圖 所示，該圖為所存器 74LS191 的引腳圖。 U/D=1 時減法計(jì)數(shù)。新的小時數(shù)置于 74LS191，分十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖的下降沿到來時又使 74LS74 的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)， 1Q 經(jīng) G G4 延時后， 74LS191 進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由 CK0 提供。實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警的功能。 BCD 碼 7 段譯碼器 4511 如下圖 所示，該圖為 BCD 碼七段譯驅(qū)動器及數(shù)碼顯示器。 BI 為消隱輸入端 ,BI =”0”時 ,譯碼輸出全為 ”0”，即七段顯示器處于消隱狀態(tài)。 74LS03 的管腳圖如圖 二 4 輸入與非門 74LS20，四個輸入端有一個為 0，則輸出為 1，只有全部輸入為 1，輸出才為 0。 圖 異步計(jì)數(shù)器 74LS92 異步計(jì)數(shù)器是指計(jì)數(shù)器內(nèi)各觸發(fā)器的時鐘信號不是來自于同一外接輸入時鐘信號，因而觸發(fā)器不是同時翻轉(zhuǎn)。 74LS92 的管腳圖如圖 。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 ? 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1PIC2 dsPIC3 HC1等。 序號 編號 參數(shù) 序號 編號 參數(shù) 序號 編號 參數(shù) 1 R1 21 U5 74HC4511 41 74LS03 2 R2 22 U6 74HC4511 42 U25 74LS00 3 R3 1K 23 U7:A 74LS74 43 U26 74LS00 4 R4 24 U8:A 74LS00 44 U27AD 74LS00 5 R5 2K 25 U8:B 74LS00 45 74LS20 6 R6 26 U8:C 74LS00 46 U29 NOT 7 RV1 1OK 27 U8:D 74LS00 47 U30 NOT 8 R11 1K 28 U9 74LS191 48 U31 NOT 9 R15 29 U10AD 74LS04 49 U32 NOT 10 BAT5 5V 30 U11 74LS92 50 11 LS1 Speaker 31 U12 74LS90 51 12 LS2 Speaker 32 U13 74LS92 52 13 C1 33 U14 74LS90 53 14 C2 34 U15AD 74LS00 54 15 C3 35 U16A 74LS00 55 16 C4 36 U17 74LS90 56 17 C5 37 U18 74LS90 57 18 U1 74HC4511 38 U19 74LS90 58 19 U2 74HC4511 39 U20 555 59 20 U3 74HC4511 40 U23AB 74LS20 60 表 元件參數(shù)表 第 25 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 功能調(diào)試 通過幾天的的理論設(shè)計(jì) , 為了驗(yàn)證對理論應(yīng)用的正確性，選用 Protues 進(jìn)行仿真， 驗(yàn)證每一級的功能。 調(diào)試結(jié)果 如圖 圖 仿電臺整點(diǎn)報(bào)時電路 調(diào)試目的 驗(yàn)證該電路是否具有正點(diǎn)報(bào)時的功能。 此 電路的最大的不足之處在于校時電路設(shè)計(jì)還不夠強(qiáng)大，在調(diào)試鬧鐘電路的時候可能會出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)誤差，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的鬧鐘電路有的簡單。對此部分 仿真可用到仿真軟件 proteus。 ②以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間和校時功能。 第 30 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 8 設(shè)計(jì)總結(jié) 設(shè)計(jì)的收獲體會 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) ,我明白了一個道理 :無論做什么事情 ,都必需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn) ,認(rèn)真 ,善思的工作作風(fēng) .我這課程設(shè)計(jì)由于我采用的是數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的 ,所以電路較復(fù)雜 ,但是容易理解。 選擇了數(shù)顯譯碼器 CD4511，用它將輸出的二進(jìn)制代碼譯成相對應(yīng)的高、低信號，用其作為數(shù)碼顯示管的驅(qū)動信號，數(shù)碼顯示管顯示出相對應(yīng)的選手編號。 總之，這次 實(shí)驗(yàn)過程中我受益匪淺，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了動手操作的能力， 更讓我體會到實(shí)現(xiàn) 電路功能喜悅。不夠節(jié)約成本等等諸多不足。 第 31 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 9 致謝 在這里，我對我們的帶課老師 卜 云 老師表示衷心的感謝。當(dāng)然，這次課程設(shè)計(jì)能取得成功，還少不了我們組幾個同學(xué)的通力合作，大家在設(shè)計(jì)中獻(xiàn)言獻(xiàn)策，不積極發(fā)揮著個人的聰明與才智。 在 卜 老師的指導(dǎo)下，我學(xué)到了很多平時沒有學(xué)到的東西，尤其是學(xué)到了很多依托我們的專業(yè)知識在實(shí)際生活中廣泛應(yīng)用的東西。局部上還有很多的漏洞。 對設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出意見或建議 本次設(shè)計(jì)還是有許多的不足之處 ,比如說鬧鐘電路的功能不是很好，因?yàn)轸[鐘電路的時間是定點(diǎn)的，內(nèi)部線路是固定的，所以不好換時間，功能不是很強(qiáng)大。在一些設(shè)計(jì)原理上也遇到了許多新問題。普 通編碼器中，任何時刻只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發(fā)生混亂， 所以選擇了優(yōu)先編碼器。 ②仿照廣播電臺具有正點(diǎn)報(bào)時功能。 第 29 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 7 結(jié)論 該設(shè)計(jì)用仿真軟件 proteus 的驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。第一步就是將自己設(shè)計(jì)的電路用軟件 protel 作出具體的線路圖，用 protel 自帶的檢測功能檢測線路是否連接有誤，直到修改線路至無誤為止。 圖 第 27 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 調(diào)試結(jié)果分析 調(diào)試電路已實(shí)現(xiàn)的功能 該電路實(shí)現(xiàn)了鬧鐘功能，還有仿電臺整點(diǎn)報(bào)時，正確顯示時間。 調(diào)試電路 調(diào)試電路如圖 圖 調(diào)試結(jié)果 通過下圖 可以看出時間是正確的。 第 24 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 5 系統(tǒng)調(diào)試 仿真電路總圖 見附錄 2所示 。具有 4大功能模塊 ? 智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS）豐富的器件庫 超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖 紙。 第 23 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 4 軟件簡介 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。一異步計(jì)數(shù)器 74LS92 是 二 — 六 — 十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即 CKA 和 0Q 組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器， CKB 和3 2 1Q 在 74LS92 中為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其中，CKA 和 0Q 組成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器； CKB 和 3 2 1Q 組成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若將 0Q 與CKB 相連接，時鐘脈沖從 ACP 輸入，則構(gòu)成了 8421BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 管腳如圖 。當(dāng)有輸入信號輸入時，對應(yīng)的輸出端輸出高電 平“ 1”，此時數(shù)碼顯示器相對應(yīng)的端腳接受到信號，從而使對應(yīng)的燈管亮 第 20 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 起，顯示對應(yīng)的數(shù)字。 圖 觸發(fā)器，它是由門電路構(gòu)成的邏輯電路，它的輸出具有兩個穩(wěn)定的物理狀態(tài)（高電平和低電平），所以它能記憶一位二進(jìn)制代碼。當(dāng)減法計(jì)數(shù)到 0 時，使 D 觸發(fā)器的 1CK=0，但是觸發(fā)器的狀態(tài)不改變。 74LS191 的置數(shù)端 LD=0，即將此對應(yīng)的小時計(jì)數(shù)器輸出的整點(diǎn)時數(shù)置入 74LS191,封鎖 1KHz的音頻信號，使音響電路無脈沖輸入。 LD 為置數(shù)端 ,當(dāng) LD=0 時將小時計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)數(shù)據(jù)輸入端 0 1 2 3DDDD 的數(shù)據(jù)置入， RC 為溢出負(fù)脈沖輸出端 .當(dāng)減法計(jì)數(shù)到“ 0” 時， RC 輸出一個負(fù)脈沖?；?RS 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C C2 的輸出端控制。電阻分壓器由三個 5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。 5 腳： CO(或 VC)為控制電壓端。2 腳： TR 低觸發(fā)端。它的各 個引腳功能如下： 1 腳： GND(或 Vss)外接電源負(fù)端 VSS 或接地，一般情況下接地。持續(xù) 1 分鐘到 8點(diǎn)整晶體管因?yàn)檩斎攵藶椤?0”而截止，電路停鬧。m為負(fù) 第 16 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 載門輸入端總個數(shù)。設(shè)計(jì)如下： 7 時 59 分對應(yīng)數(shù)字鐘的時時個位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 3 2 1 0 1( ) 0 1 1 1HQ Q Q Q ?，分十位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 3 2 1 0 2( ) 0 1 0 1MQ Q Q Q ?，分個位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為3 2 1 0 1( ) 1 0 0 1MQ Q Q Q ?，若將上述計(jì)數(shù)器輸出為“ 1”的所有輸出端經(jīng)過與門電路去控制音響電路，就可以使音響電路正好在 7點(diǎn) 59 分響，持續(xù) 1分鐘后（即 8點(diǎn)）停響。 a b f c g d e DPY [LEDgn] 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g BI/RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 74LS48 第 14 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 表 校時開關(guān)的功能 S1 S2 功能 1 1 計(jì)數(shù) 1 0 校分 0 1 校時 （二）具體電路如圖 圖 擴(kuò)展功功能電路的設(shè)計(jì) 定時控制電路 （鬧鐘電路） 數(shù)字鐘在指定的時刻發(fā)出信號，或驅(qū)動音響電路“鬧時”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開“控制”。校時有“快校時”和“慢校時”兩種，“快校時”是通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對 1Hz 校時脈沖計(jì)數(shù)。 SM421050N 的管腳功能圖如圖 圖 校時電路 （一） 電路的工作原理 校時電路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時，校正時間。 RBI 是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器 74LS48，用 74LS48 把輸入的 8421BCD碼 ABCD譯成