【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 安排，及掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。掌握組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試方法。進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力。二．設(shè)計(jì)要求：1)時(shí)鐘顯示功能，能夠十進(jìn)制顯示“時(shí)”、“分”、“秒”。2)小時(shí)高位具有零熄滅功能。3)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。4)具有快速校準(zhǔn)時(shí)間的功能。1)校時(shí)時(shí)相應(yīng)位閃爍。2)能夠設(shè)置多個(gè)起鬧點(diǎn)。3)畫出電路原理圖(或仿真電路圖)。4)元器件及參數(shù)選擇。5)電路仿真與調(diào)試。6) 自行裝配和調(diào)試,)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度，每天計(jì)時(shí)誤差不超過(guò)1s。2)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)計(jì)時(shí)功能。3)蜂鳴器在59分50秒開始報(bào)時(shí)，并持續(xù)響10秒 4)快速校準(zhǔn)時(shí)間的功能。阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華三．設(shè)計(jì)原理 總體框圖設(shè)計(jì)數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)(如北京時(shí)間)一致,故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路,。、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。晶體振蕩器構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器顯示時(shí)間。 ⑴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。⑵分頻器電路分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。⑶時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。⑷譯碼驅(qū)動(dòng)電路譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。⑸數(shù)碼管數(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(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。四．功能模塊設(shè)計(jì)阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華1)方案一：采用開關(guān)實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。圖：開關(guān)校時(shí)電路如上圖所示，通過(guò)開關(guān)的閉、合產(chǎn)生的高低電平，給計(jì)數(shù)器一個(gè)上升沿，調(diào)整時(shí)間的顯示，實(shí)現(xiàn)校時(shí)的功能。2)方案二：下一級(jí)的進(jìn)位信號(hào)不直接加到上一級(jí)的脈沖輸入端，而是通過(guò)一個(gè)三態(tài)門來(lái)控制其是否接入到上一級(jí)的脈沖輸入端。校時(shí)信號(hào)也是通過(guò)一個(gè)三態(tài)門然后再接到計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端。然后通過(guò)譯碼器構(gòu)成的數(shù)據(jù)選擇器選擇對(duì)哪一個(gè)進(jìn)行校時(shí)。這樣可以避免將兩線直接接到計(jì)數(shù)器脈沖輸入端對(duì)下一級(jí)的產(chǎn)生強(qiáng)行置數(shù)的現(xiàn)象。3)方案論證方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。但是只能從低位向高位逐步調(diào)整，以避免低位調(diào)整對(duì)高位的影響，靈活性差。方案二結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。但是可以方便地對(duì)任意位校準(zhǔn)時(shí)間，靈活性高。考慮到實(shí)際生活中，時(shí)鐘一旦調(diào)整之后就很少會(huì)再次調(diào)整，為了降低成本，降低電路復(fù)雜度，采用方案一。時(shí)間計(jì)數(shù)單元時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為１２進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位８４２１ＢＣＤ碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為６０進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為８４２１ＢＣＤ碼。1）分秒產(chǎn)生電路阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華圖。、分十位的進(jìn)位與清零電路與秒個(gè)位、秒十位的電路原理類似。LED數(shù)碼顯示器是1種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：（1）共陽(yáng)極接法。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不點(diǎn)亮。（2）共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陽(yáng)極端輸入高電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華如下圖所示，當(dāng)時(shí)十位輸出0（即0000）時(shí)，當(dāng)時(shí)十位輸出大于0時(shí)，通過(guò)或門輸出高電平，使其正常工作，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)高位零熄滅功能。/ 9阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華 譯碼顯示模塊如下圖，將分頻器產(chǎn)生的輸出信號(hào)通過(guò)74LS48譯碼器，驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管，顯示數(shù)字。圖313 譯碼器與數(shù)碼管第四部分 2 總結(jié)開始時(shí)候我打算用555來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，原因是方便且用的芯片較少，但后來(lái)拿到原件后換成晶振了。雖然有些麻煩，但還是在面包板上把振蕩電路搭出來(lái)了。在開始調(diào)試工程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如秒和分鐘的個(gè)位進(jìn)位變成了逢8進(jìn)1而不是十進(jìn)一，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題在EWB仿真過(guò)程中竟然就已存在了，而由于疏忽在仿真初期并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題。而經(jīng)過(guò)研究元件原理后，問(wèn)題的原因在于90和160的時(shí)鐘信號(hào)一個(gè)是上升阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華沿有效，而另一個(gè)是下降沿有效。最終的解決方案是把輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)與非門再輸出，從而有效的將脈沖信號(hào)取反，從而解決問(wèn)題。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我經(jīng)歷了一個(gè)實(shí)用的電路從設(shè)計(jì)，到EWB仿真，到選擇元件，安裝，調(diào)試等一系列過(guò)程。感覺(jué)自己進(jìn)步了不少，知道了很多書本上學(xué)不到的知識(shí)，比如說(shuō)對(duì)于不知道的芯片，可以去網(wǎng)上下載它的datasheet，了解它的功能。我覺(jué)得布線是我們這個(gè)作品的一個(gè)缺陷之一，由于之前發(fā)的導(dǎo)線用完了，而臨時(shí)借不到同樣的導(dǎo)線，我們就用了細(xì)導(dǎo)線，其缺陷是這種線軟不容易固定，也就導(dǎo)致了后來(lái)的排線有些混亂，有礙了美觀，但不影響電路正常工作。另外仿真軟件的選擇也存在問(wèn)題。開始我是使用Multisim 進(jìn)行仿真，但發(fā)現(xiàn)在74LS48與8端口數(shù)碼管連接時(shí)候，不管怎么設(shè)置數(shù)碼管就是不工作，但同樣的圖在EWB中卻可以正常使用。而EWB在我操作系統(tǒng)VISTA中存在兼容性問(wèn)題，如打不開元件介紹、元件庫(kù)缺乏部分芯片資料等等，但這次卻只能使用EWB，也是無(wú)奈之舉。對(duì)于對(duì)課程設(shè)計(jì)的建議，使用面包板進(jìn)行電路設(shè)計(jì)有利也有弊，連接電路時(shí)候可能比焊接電路板方便一些，并且連錯(cuò)的電路修改起來(lái)也很方便，但實(shí)際生產(chǎn)中都是做電路板然后焊接的，面包板連接電路跟實(shí)際還是有點(diǎn)差距的。用面包板較焊接電路板來(lái)說(shuō)節(jié)約了一些時(shí)間，但其實(shí)焊接板用途更廣，更方便，比如面包板在設(shè)計(jì)二維復(fù)雜電路時(shí)候會(huì)非常麻煩，很浪費(fèi)空間，但焊接的電路板不存在這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)更為自由。我們經(jīng)過(guò)了電工實(shí)習(xí)，對(duì)焊接電路也有了一定的心得，如果能再鍛煉一下效果會(huì)更好。最后感謝老師的耐心指導(dǎo)，學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐的熱心幫助。1)216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 216。 元器件清單74LS00集成塊2塊。74LS30集成塊1塊。74LS32集成塊1塊。74LS48集成塊6塊。74LS90集成塊2塊。74LS160集成塊4塊。CD4060集成塊1塊。74HC74 集成塊1塊。22MΩ電阻5個(gè)。22p電容2個(gè)。共陰八段數(shù)碼管6個(gè)。蜂鳴器1個(gè)。開關(guān)4個(gè) 面包板1塊。導(dǎo)線若干。2)使用的儀器、工具阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華216。 216。 216。 216。 216。3)示波器。萬(wàn)用表。5V電源。鑷子1把。尖嘴鉗2把。原理圖4)作品照片圖阮忠海，朱磊，鄭子奇，張建華第四篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì)電子數(shù)字鐘題目：數(shù)字電子鐘 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告班 級(jí):2016年