【文章內(nèi)容簡介】 的 QＤ和 QＡ及秒計數(shù)器十位的 QＣ和 QＡ相與，從而產(chǎn)生報時控制信 號。 實現(xiàn)方式： 說明：當(dāng)時間在 59 分 50 秒到 59 分 59秒期間時分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為 5， 9 和 5；因此，可以將分計數(shù)器十位的 Qc和 QA，個位的 QD 和 QA 及秒計數(shù)器十位的 QC 和 QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。 IO1分計數(shù)器十位的 Qc 和 QAIO2U1VCC15VVCC2345VIO3 分計數(shù)器個位的 QD和 秒計數(shù)器十位的 QC和QA74HC30DIO6 數(shù)字鐘設(shè)計－整點報時電路部分 五：具體實現(xiàn) 電路的選擇： 我們采用了傳統(tǒng)的 PCMS大規(guī)模集成電路為核心，配上 LED發(fā)光顯示屏，用石英晶體作為穩(wěn)頻元件，準(zhǔn)確又方便。 數(shù)字鐘專用集成塊如下： /驅(qū)動電路： LM8361， M8560， LM8569， TMS3450NL， MM5457， MM5462集成電路，因為它在所有型號中靜態(tài)功耗最低。其管腳圖見圖（ 12） :我們采用了 CD4060。 :我們選用了 CD4069（內(nèi)含有六個反相器）。 集成電路的基本功能 （ 1） CD4060：它是一個十四級二分頻器，它所產(chǎn)生的信號頻率為30720HZ，經(jīng)九級兩二分頻后，得到一個 60HZ的脈沖信號，見圖。 （ 2） CD4069 反相器 :F1— F6 六個反相器，通過外接電路去控制各電路的工作狀態(tài)，管腳見圖： 10 （ 3） MM5462:它是集譯碼 /驅(qū)動電路為一體，它是 60HZ 時基 24 小時專用集成電路。 14， 612， 22 十三個端子是顯示筆劃輸出的， 1 腳是四個筆劃，其余每腳輸出二個筆劃， 16 腳為正電源， 5 腳為負電源， 20腳睡眠輸出是直流信號，由 17 腳動和關(guān)閉，由 13 腳調(diào)整至需要值，最大值 59 分鐘倒計時。 17 腳是內(nèi)部振蕩器 RC 輸入端，該振蕩信號一是作為外部時基的備用，二是 13 鬧輸出的信號源。在我們選用的這套套件沒有用 20腳的睡眠功能。 19 腳為時基信號輸入腳。 1 1 18 腳是操作控制端，若接高低電平各有不同的功能。值得注意的是所有的輸出端均為低電平有效。 、 電路原理：（見圖原理方框圖） CD4060CD4069 變壓器將交流 220V 電壓，變?yōu)殡p 交流低電壓，經(jīng)全波整流后路經(jīng) D 411 供顯示屏驅(qū)動電路，而另一路經(jīng)濾波后供主電路。由于時鐘需要脈沖源，我們選用了 JT， R1， C3 和 CD4060 內(nèi)部的兩個反相器組成的晶體振蕩器，目的是為了提脈沖源的穩(wěn)定度，而脈沖源產(chǎn)生的波形不是規(guī)則的矩形波，因此，需經(jīng)整形器整形后，送到下一級，由于脈沖信號源的頻率較高，經(jīng) CD4060 九級分頻及計數(shù)后變換低頻脈沖信號。由 13 腳得到 60HZ 的脈沖信號一路送入 MM5461 的 19 腳，另一路去控制由 F4， Q2， Q3 組成的顯示屏驅(qū)動電路。由于 F4 的倒相作用，使 Q2，Q3 和時基信號交替導(dǎo)通，形成間歇點亮顯示屏，使它工作在 正常狀態(tài)。 當(dāng) 60HZ 的信號從 MM5461 的 19 腳進入后，由控制電路各部分電路的正常工作經(jīng)譯碼與驅(qū)動電路去控制顯示屏各個應(yīng)亮的端。 F1， F2， F3， R2， R8， C5， K1 組成了一個“電子自鎖式開關(guān)”，每控一次 K1， F2 的輸出狀態(tài)會改變，一路去控制 MM5461 的 18 腳，另一路去驅(qū)動顯示屏右下點的發(fā)光二極管以指示該功能的工作狀態(tài)。“亮”表示“鬧鐘時間已設(shè)置”，“滅”表示“鬧設(shè)置取消”。 R7， Q1， FMQ組成鬧輸出放大電路，控制信號由 MM5461的 13 腳輸出。當(dāng)響鬧時，按下 K5 可使鬧暫停并延時九分鐘再鬧，還可 多次使用報時延時，響鬧總時長 59 分鐘。 由于 MM5461 無秒信號輸出，故用 F5， F6， R3， R4， C4 組成秒信號發(fā)生器，經(jīng) Q4 去驅(qū)動顯示屏中間的“冒號”閃動。電路中各開關(guān)的功能： K1：鬧鐘時間的設(shè)置開關(guān)。 K1+K5 快調(diào)鬧時間的設(shè)置。 K1+K4慢調(diào)鬧時間的設(shè)置 K2：時間的設(shè)置開關(guān)。 K2+K5快調(diào)時間的設(shè)置 K2+K4 慢調(diào)時間的設(shè)置。 K3：鬧鐘時間顯示開關(guān)。單擊 K3 可顯示事先所設(shè)置的報時的時間 K4：慢調(diào)時間開關(guān) K5：快調(diào)時間開關(guān) /暫停 /顯示 電路中， R10（ 1K）的作用，是防止開關(guān)操作工作時，正負電源短路 。R13， R27， R9為限流電阻，它們決定顯示亮度。 六：感想與收獲 這次的比賽是我們?nèi)齻€人一起參加的，在比賽前的一段時間里，我們?nèi)齻€人的收獲很大，具體有三點： 12（ 1）有利于我們學(xué)習(xí)能力的提高。這里所說的學(xué)習(xí)能力包括獲取資料的能力、理解前人思路的能力、系統(tǒng)設(shè)計能力、動手能力、分析排除故障能力、表達能力等很多方面，而這段時間的經(jīng)歷，我們提高都很大。 （ 2）有利于我們團隊精神的培養(yǎng)。在課堂之外實際的工作中，我們?nèi)艘话愣家献鞴餐瓿赡骋豁椖浚@就非常需要團隊精神，而這一點在課堂常規(guī)教學(xué)中得到的鍛煉是很有限 的。三個人必須互相信任、互相配合、分工合作，在順境時小組成員要相互提醒保持冷靜，逆境時要相互鼓勵共度難關(guān)，出現(xiàn)問題時不能相互埋，這些與課堂教學(xué)強調(diào)獨立性是有明顯區(qū)別的。 （ 3）有利于我們各種能力的鍛煉。第 一、不夠細心比如由于粗心大意焊錯了線，第二，是在學(xué)習(xí)態(tài)度上，這次培訓(xùn)是對我的學(xué)習(xí)態(tài)度的一次檢驗。我第一次體會到要作一名電子設(shè)計師，要求具備的首要素質(zhì)是嚴(yán)謹。我們這次制作所遇到的多半問題多數(shù)都是由于我們不夠嚴(yán)謹。第三，在做人上，我認識到，無論做什么事情，只要你足夠堅強，有足夠的毅力與決心，有足夠的挑戰(zhàn)困難的 勇氣，就沒有什么辦不到的。 電設(shè)賽場風(fēng)云涌，各路英豪皆爭雄。今朝罷去懷壯志，來屆電賽再顯鋒！ 13 七：附錄電路原理總圖： 附錄 二、 LED 顯示屏電路原理圖 14 第三篇：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告 (數(shù)字鐘的設(shè)計 ) 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告 一、設(shè)計目的 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，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序電路。 因此，我們此次設(shè)計與制做數(shù)字鐘就是 為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘 .而且通過數(shù)字鐘的制作進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用方法 .且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路 .通過它可以進一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法 . 二、設(shè)計要求 （ 1）設(shè)計指標(biāo) ①時間以 12 小時為一個周期；②顯示時、分、秒； ③具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；④計時過程具有報時功能，當(dāng)時間到達整點前 10 秒進行蜂鳴報時；⑤為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。（ 2）設(shè)計要求 ①畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；②元器件及參數(shù)選擇；③電路仿真與調(diào)試； ④ PCB 文件生成與打印輸出。 （ 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)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。 三、原理框圖 1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的 1HZ 時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。 第 0 頁 （ a）數(shù)字鐘組成框圖 2．晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的 32768Ｈ z 的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ＴＴＬ門電路構(gòu)成 ；另一類是通過ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。如圖（ b）所示，由ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻Ｒ１為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。 （ b） CMOS晶體振蕩器（仿真電路） 第 1 頁 3．時間記數(shù)電路 一般采用 10 進制計數(shù)器如 74HC290、 74HC390 等來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。本次設(shè)計中選擇 74HC390。由其內(nèi)部邏輯框圖可知，其為雙 2510 異步計數(shù)器，并每一計數(shù)器均有一個異步清零端（高電平有效）。 秒個位計數(shù)單元為１０進制計數(shù)器，無需進制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒效）與１Ｈ Z 秒輸入信號相連，Ｑ３可作為向上的進位信號與十位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。 秒十位計數(shù)單元為６進制計數(shù)器，需要進制轉(zhuǎn)換。 將１０進制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進制計數(shù)器的電路連接方法如圖２ .４所示，其中Ｑ２可作為向上的進位信號與分個位的計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。 十進制 六進制轉(zhuǎn)換電路 分個位和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同，只不過分個位計數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進位信號應(yīng)與時個位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。 時個位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個位計數(shù)單元相同，但是要求，整個時計數(shù)單元應(yīng)為１２進制計數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個位和十位計數(shù)單元合并為一個 整體才能進行１２進制轉(zhuǎn)換。利用１片７４ＨＣ３９０實現(xiàn)１２進制計數(shù)功能的電路如圖（ d）所示。 （ d）十二進制電路 另外，圖（ d）所示電路中，尚余－２進制計數(shù)單元，正好可作為分頻器２Ｈ Z 輸出信號轉(zhuǎn)化為１Ｈ Z信號之用。 4．譯碼驅(qū)動及顯示單元電路 選擇ＣＤ４５１１作為顯示譯碼電路；選擇ＬＥＤ數(shù)碼管作為顯示單元電路。由 CD4511 把輸進來的二進制信號翻譯成十進制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的 LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。 計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計并以 8421BCD碼的形式輸送到 CD4511芯片，再由 451 1 第 2 頁 芯片把 BCD碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來。 5．校時電路 數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用 COMS 與或非門實現(xiàn)的時或分校時電路， In1 端與低位的進位信號相連； In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產(chǎn)生的 1HZ 或 2HZ（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當(dāng)開關(guān)打向下時，因為校正信號和 0相與的輸出為 0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或 門，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打向上時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態(tài)。 實際使用時，因為電路開關(guān)存在抖動問題，所以一般會接一個 RS 觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動電路，所以整個較時電路就如圖（ f）。 （ f）帶有消抖電路的校正電路 6．整點報時電路 電路應(yīng)在整點前 10 秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在 59 分 50 秒到59 分 59秒期間時，報時電路報時控制信號。 當(dāng)時間在 59 分 50 秒到 59 分 59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為 9 和 5，因此可將分計數(shù)器十位的 QＣ和 QＡ、個位的 QＤ和 QＡ 及秒計數(shù)器十位的 QＣ和 QＡ相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。 報時電路可選 74HC30來構(gòu)成。 74HC30為 8輸入與非門。 第 3 頁 說明：當(dāng)時間在 59 分 50 秒到 59 分 59秒期間時分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為 5， 9 和 5；因此，可以將分計數(shù)器十位的 Qc和 QA，個位的 QD 和 QA 及秒計數(shù)器十位的 QC 和 QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。 IO1分計數(shù)器十位的 Qc和 QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分計數(shù)器個位的 QD 和 秒計數(shù)器十位的 QC 和QAIO674HC30D 數(shù)字鐘設(shè)計－整點報時電路部分 四、元器件 1．四連面包板 1塊（編號 A45） 2．鑷子 1 把 3．剪刀 1把 4．共陰八段數(shù)碼管 6 個 5．網(wǎng)絡(luò)線 2 米 /人 6． CD4511 集成塊 6 塊7． CD4060 集成塊 1 塊 8． 74HC390 集成塊 3塊 9． 74HC51集成塊 1 塊10． 74H