【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。（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(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768hz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)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(jì)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(shí)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(gè)高增益的反相放大器。電容cc2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)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。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(shí)序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，、設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)指標(biāo) ①時(shí)間以12小時(shí)為一個(gè)周期； ②顯示時(shí)、分、秒； ③具有校時(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； ④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秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)； ⑤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)。（2）設(shè)計(jì)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； ④pcb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(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 1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成 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。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1hz時(shí)間信號(hào)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。（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(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768hz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)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(jì)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(shí)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(gè)高增益的反相放大器。電容cc2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)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。（f）帶有消抖電路的校正電路 6．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)。報(bào)時(shí)電路可選74hc30來構(gòu)成。74hc30為8輸入與非門。四、元器件 1．四連面包板1塊（編號(hào)a45）2．鑷子1把 3．剪刀1把 4．共陰八段數(shù)碼管6個(gè) 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 10．74hc00集成塊4塊 11．74hc30集成塊1塊 12．10mω電阻5個(gè) 13．500ω電阻14個(gè) 14．30p電容2個(gè) 15． 16．蜂鳴器10個(gè)（每班）1）芯片連接圖 1)74hc00d2)cd4511 3)74hc390d4)74hc51d 2．面包板的介紹 面包板一塊總共由五部分組成，一豎四橫，面包板本身就是一種免焊電板。面包板的樣式是： 面包板的注意事項(xiàng)： 1．面包板旁一般附有香蕉插座，用來輸入電壓、信號(hào)及接地。2．上圖中連著的黑線表示插孔是相通的。3．拉線時(shí)，盡量將線緊貼面包板，把線成直角，避免交叉，也不要跨越元件。4．面包板使用久后，有時(shí)插孔間連接銅線會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象，此時(shí)要將此排插孔做記號(hào)。并不再使用。五、各功能塊電路圖 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，可以由許多中小規(guī)模集成電路組成，所以可以分成許多獨(dú)立的電路。（一）六進(jìn)制電路 由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖一。（二）十進(jìn)制電路 由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖二。（三）六十進(jìn)制電路 由兩個(gè)數(shù)碼管、兩451一個(gè)74hc390與一個(gè)7400芯片組成，電路如圖三。（四）雙六十進(jìn)制電路 由2個(gè)六十進(jìn)制連接而成，把分個(gè)位的輸入信號(hào)與秒十位的qc相連，使其產(chǎn)生進(jìn)位，電路圖如圖四。（五）時(shí)間計(jì)數(shù)電路 由1個(gè)十二進(jìn)制電路、2個(gè)六十進(jìn)制電路組成，因上面已有一個(gè)雙六十電路，只要把它與十二進(jìn)制電路相連即可，詳細(xì)電路見圖五。（六）校正電路 由74ch51d、74hc00d與電阻組成，校正電路有分校正和時(shí)校正兩部分，電路如圖六。（七）晶體振蕩電路 由晶體與2個(gè)30pf電容、1個(gè)4060、一個(gè)10兆的電阻組成，芯片3腳輸出2hz的方波信號(hào)，電路如圖七。（八）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 由74hc30d和蜂鳴器組成，當(dāng)時(shí)間在59:50到59:59時(shí)，蜂鳴報(bào)時(shí)，電路如圖八。六、總接線元件布局簡(jiǎn)圖 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。簡(jiǎn)圖如圖九。七、芯片連接總圖 因仿真與實(shí)際元件上的差異，所以在原有的簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上，又按實(shí)際布局畫了這張按實(shí)際芯片布局的接線圖，如圖十。八、總結(jié) 1．實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法 ①面包板測(cè)試 測(cè)試面包板各觸點(diǎn)是否接通。②七段顯示器與七段譯碼器的測(cè)量 把顯示器與cd4511相連，第一次接時(shí)，數(shù)碼管完全沒有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是無法正確顯示數(shù)字，用萬用表檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的一件事。③時(shí)間計(jì)數(shù)電路的連接與測(cè)試 六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒有什么大的問題，只是芯片引腳的老問題，只要重新插過芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時(shí)，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，顯示器上的數(shù)字總是100進(jìn)制的，而不是六十進(jìn)制，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)無論是線路的連通還是芯片的接觸都沒有問題。最后，在重對(duì)連線時(shí)發(fā)現(xiàn)是線路接錯(cuò)引腳造成的，改過之后，顯示就正常了。④校正電路 因上面程因引腳接錯(cuò)而造成錯(cuò)誤，所以校正電路是完全按照仿真圖所連的，在測(cè)試時(shí)，開始進(jìn)行時(shí)校時(shí)時(shí)，沒有出現(xiàn)問題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)電路的秒電路開始亂跳出錯(cuò)。因此，電路一定是有地方出錯(cuò)了，在反復(fù)對(duì)照后，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵诮尤胄Ｕ娐窌r(shí)忘了把秒十位和分個(gè)位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時(shí)一定要注意把不要的多余的線拿掉。2．設(shè)計(jì)體會(huì) 通過這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。3．對(duì)設(shè)計(jì)的建議 我希望老師在我們動(dòng)手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電路的資料、原理，以及如何檢測(cè)電路的方法，還有關(guān)于檢測(cè)芯片的方法。這樣會(huì)有助于我們進(jìn)一步的進(jìn)入狀況，.第四篇：數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目： 數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)專 業(yè)：班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：電氣工程及其自動(dòng)化 電氣105 曹慶春 11001150103目錄……………………………………………………………………1 ………………………………………………………………2 ………………………………………………………2 ……………………………………………………………3 ……………………………………………………………4 ……………………………………………………………5 ………………………………………………5 …………………………………………………5 ……………………………………………………6 ……………………………………………………………7 ……………………………………………………………8 …………………………………………………………10 …………………………………………………………………13 ……………………………………………………………14 ……………………………………………………………15數(shù)字電子鐘主要分為數(shù)碼顯示器，60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，頻率振蕩器和校時(shí)報(bào)時(shí)這幾個(gè)部分。數(shù)字電子鐘要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，七段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)器需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，60進(jìn)制、24進(jìn)制可以采用74LS160計(jì)數(shù)器構(gòu)成。秒信號(hào)可以由