【文章內(nèi)容簡介】 打下良好基礎(chǔ)。機(jī)電學(xué)院 郭偉鑫2014年6月23日第四篇：數(shù)電電子時鐘課程設(shè)計專業(yè)課程設(shè)計報告題目：數(shù)字電子鐘課程設(shè)計系別電氣工程系專業(yè)班級電氣班學(xué)生姓名指導(dǎo)教師提交日期2011年X月X日一、設(shè)計目的3二、設(shè)計要求和設(shè)計指標(biāo)三、設(shè)計內(nèi)容四、本設(shè)計改進(jìn)建議五、感想六、主要參考文獻(xiàn)附錄一、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(jī)械式時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。二、設(shè)計要求和設(shè)計指標(biāo)設(shè)計一個能顯示時、分、秒的數(shù)字鐘，顯示時間從00：00：00到23：59：59設(shè)計的電路包括產(chǎn)生時基信號，時、分、秒的計時電路，顯示電路。擴(kuò)展功能：能實現(xiàn)校時、教分、教秒；整點(diǎn)報時。三、設(shè)計內(nèi)容數(shù)字電子技術(shù)的復(fù)雜性和靈活性決定了數(shù)字電子鐘的設(shè)計方案有多種，如下是我總結(jié)的部分方案。方案一：脈沖信號源的選擇。用555定時器制作的多諧振蕩器，信號發(fā)生器，脈沖芯片等方式都可以作為脈沖信號源，在此我選擇的是多諧振蕩器，主要考慮的是它的易于制作和很好的穩(wěn)定性。方案二：時分秒計數(shù)器的選擇。時分秒計數(shù)器的選擇同樣有多種，74160N和74161N都是不錯的選擇，74LS160和74LS161,74LS190和74LS191等等也都可以，考慮到其簡單易用和作為課本上重點(diǎn)內(nèi)容在此我們選擇的是74160N。方案三：譯碼顯示器的選擇。DCD_HEX或7448加上SEVEN_SEG_COM_K等也是多種方案，這里我選擇的是DCD_HEX。要想構(gòu)成數(shù)字鐘，首先應(yīng)選擇一個脈沖源——能自動地產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時間脈沖信號。而脈沖源產(chǎn)生的脈沖信號地頻率較高，因此，需要進(jìn)行分頻，使得高頻脈沖信號變成適合于計時的低頻脈沖信號，即“秒脈沖信號”（頻率為1Hz）。經(jīng)過分頻器輸出的秒脈沖信號到計數(shù)器中進(jìn)行計數(shù)。由于計時的規(guī)律是：60秒=1分，60分=1小時，24小時=1天，就需要分別設(shè)計60進(jìn)制，24進(jìn)制計數(shù)器，并發(fā)出驅(qū)動信號。各計數(shù)器輸出信號經(jīng)譯碼器、驅(qū)動器到數(shù)字顯示器，是“時”、“分”、“秒”得以數(shù)字顯示出來。圖22圖231晶體振蕩器是電子鐘的核心，晶體振蕩器設(shè)計的質(zhì)量直接影響了整個電的好壞。這里我用555定時器制作了一個多諧振蕩器。其中R1=kΩ,R1=kΩ,C=100nF,Cf=10nF,f=1/(Rw+2R)C=1/[(+2*)*103*100*109]≈50Hz。其產(chǎn)生的頻率為50Hz,然后經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如圖：圖232分頻器是由兩個74160N組成的50進(jìn)制計數(shù)器。則輸出端的頻率則是將原來的50Hz分成1Hz的頻率輸出，實現(xiàn)分頻效果。圖233時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器、時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器為24進(jìn)制計數(shù)器，其原理圖如下：圖234數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計提供的為LED數(shù)碼管DCD_HEX，其已內(nèi)含譯碼器功能，所以不用再另加譯碼器。圖235該揚(yáng)聲器的額定頻率為200Hz，額定電壓為3V。圖236元件名稱數(shù)量(個)DCD_HEX74160N555_VIRTUAL4049BT_5V74LS00D5V直流電源BUZZER100nF電容10nF電容導(dǎo)線若干表24下圖為仿真結(jié)果，仿真開始時，多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz的正弦脈沖信號，然后經(jīng)過分頻器后其輸出的頻率變?yōu)?Hz。計數(shù)器接收到脈沖信號后開始計數(shù)，計數(shù)結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。當(dāng)分秒計數(shù)器達(dá)到59分59秒，然后再來一個脈沖信號時揚(yáng)聲器開始發(fā)聲，也就是整點(diǎn)報時。下面為其中的一張仿真圖。圖31四、本設(shè)計改進(jìn)建議應(yīng)選用石英晶體振蕩器，為了簡化電路分頻選用CD4040。本設(shè)計校時電路是將各個位上的使能端引出接一個單刀雙擲開關(guān)，一端（1端）接低位的進(jìn)位信號，另一端（2端）接校時電路。校正某位上的時間時，可以將相應(yīng)位的開關(guān)接到2端，通過撥動校時電路就能實現(xiàn)校時功能。沒有校時電路。五、感想（1）布局設(shè)計：要先根據(jù)主體電路圖和擴(kuò)展電路圖想象各個元件的分布位置，哪塊電路板該放哪些元件，如何最大限度利用電路板的空間，怎么樣才能使走線明朗、簡潔。（2）布線工藝：一開始看到電線像蜘蛛網(wǎng)一樣，密密麻麻的，非常難看懂和檢查，后來看了預(yù)先設(shè)計的線路，而且用各種顏色的導(dǎo)線區(qū)分，顯得明朗清晰。（3）課題核心及使用價值：該課題用一個生活中的實力展示了振蕩電路、計數(shù)電路、譯碼電路的作用與銜接過程，揭示了電子鐘內(nèi)部電路圖及其各部分的作用。我們通過此課題，結(jié)合上學(xué)期學(xué)習(xí)的模擬電子、數(shù)字電子技術(shù)的理論課知識，可以系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電子設(shè)計與測試的流程、方法、原理，為我們以后設(shè)計更加專業(yè)、復(fù)雜的集成電路打下雄厚的基礎(chǔ)。六、主要參考文獻(xiàn)[1]清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩白、華成英主編：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].（第四版）.北京：高等教育出版社,（2009重?。2]華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編，康華光主編：《電子基礎(chǔ)——數(shù)字部分》[M].（第四版）.北京:高等教育出版社，1988年[3]清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，閻石主編：《數(shù)學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].（第五版).北京：高等教育出版社，（2008年重?。4]遼寧工程技術(shù)大學(xué)電工與電子技術(shù)實驗中心組編，馬玉芳、樸忠學(xué)、張國軍主編：《電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書》，[5]朱清慧、張鳳蕊、翟天蒿、王志奎編著：《Proteus教程——電子線路設(shè)計、制版與仿真》[M].北京：清華大學(xué)教育出版社，[6]熊幸明主編：《電子電工技能訓(xùn)練》[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005年華nan理工大學(xué)guang州學(xué)院附錄第五篇：數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計2數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計題目：數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計目錄一、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求…………………………………………（3）二、設(shè)計方案論證…………………………..………….（3） 三、單元電路設(shè)計…………………………………………………（4） ………………………………………………………（4）、分、時計數(shù)器…………………………………………（5）……………….（6）……………………………………………………（7）…………………………………………………（9）四、總體電路設(shè)計及原理………………………………………（13）五、元器件明細(xì)表………………………………………………（10）六、心得體會……………………………………………………（11）七、參考文獻(xiàn)……………………………………………………（11）一、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求 數(shù)字電子鐘的邏輯電路 （1）由晶振電路產(chǎn)生1HZ的校準(zhǔn)秒信號。（2）設(shè)計一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示切且具有校時、校分、校秒的功。（3）整點(diǎn)報時功能。要求整點(diǎn)差10秒開始每隔1秒鳴叫一次，共五次，每次持續(xù)時間為一秒，前五次為500赫茲的聲音，最后依次為1000赫茲的聲音。（4）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進(jìn)行組裝和調(diào)試。（5）劃出框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計，實驗總結(jié)報告。二、設(shè)計方案論證數(shù)字鐘原理框圖如圖1所示，電路一般包括以下幾個部分：振蕩器、分頻器、譯碼顯示電路、時分秒計數(shù)器、校時電路、報時電路。圖一對于各個部分而言數(shù)字鐘計時的標(biāo)準(zhǔn)信號應(yīng)該是頻率相當(dāng)穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時間源。l數(shù)字鐘計時周期是24小時，因此必須設(shè)置24小時計數(shù)器，他應(yīng)由模為60的秒計數(shù)器和分計數(shù)器及模為24的時計數(shù)器組成，秒、分、時由七段數(shù)碼管顯示。l為使數(shù)字鐘走時與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，校時電路是必不可少的。設(shè)計中采用開關(guān)控制校時直接用秒脈沖先后對“時”“分”“秒”計數(shù)器進(jìn)行校時操作。l能進(jìn)行整點(diǎn)報時。在從59分50秒開始，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟”的信號，連續(xù)五次，最后一次要求最高音“嘀”的信號，此信號結(jié)束即達(dá)到正點(diǎn)。l三、單元電路設(shè)計 （1）、振蕩器 振蕩器是計時器的核心，其作用是產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)頻率的脈沖信號振蕩頻率的精度和 穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。第一種方 案采用石英晶體振蕩器，如圖二。使用 振蕩頻率為32768HZ的石英晶體和反 向器構(gòu)成一個穩(wěn)定性極好、精度較高 的時間信號源。改變電容C可以圖 二石英晶體振蕩器振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)，再通過一個反相器，輸出32768HZ的方波將此方波的頻率進(jìn)行15次二分頻后，在輸出端剛好可得到頻率為1HZ的脈沖信號。第二種方案如圖三采用集成電路555定時器與RC組成的多諧振蕩器。輸出的脈沖頻率為fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。若參數(shù)選擇：R1=R2=10K歐姆，C1=47uF時，可以得到秒脈沖信號。圖三 方波信號發(fā)生器附555定時器的功能表 輸出 輸出閥值輸入（v11）觸發(fā)輸入（v12）復(fù)位（RD）輸出（VO）發(fā)電管T 0 0 導(dǎo)通2/3VCC 1/3VCC 1 0 導(dǎo)通 1/3VCC 1 不變 不變（2）秒、分、時計數(shù)器U1到U6 六個74LS161構(gòu)成數(shù)字鐘的秒、分、時計數(shù)器。UU2共同構(gòu)成秒計數(shù)器，它由兩個74LS161構(gòu)成六十進(jìn)制的計數(shù)器，如圖四。U1作為秒個位十進(jìn)制計數(shù)器，它的復(fù)位輸入RD、和置位