【正文】 內(nèi)容摘要: 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(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)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。它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子時(shí)鐘功能這一項(xiàng)基本功能。二主要器件：NE555 74LS90 74LS92 74LS191 74LS74 74LS00 CD4511 5011AS 1片 5片 2片 1片 1片 4片 4片4個(gè)(共陰LED數(shù)碼管）1，1，47kΩ1 電容 1，1三設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：基本功能以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，為節(jié)省器件，其中秒的個(gè)位用發(fā)光二極管指示，小時(shí)的十位亦用發(fā)光二極管指示，燈亮為“1”，燈滅為“0”。小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”。要求手動(dòng)快速校時(shí)、校分或慢校時(shí)、慢校分。四 總設(shè)計(jì)原理：如圖S11所示，數(shù)字鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分所組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展電路。時(shí)顯示器主體電路分顯示器分譯碼器分計(jì)數(shù)器校時(shí)電路秒顯示器秒譯碼器秒計(jì)數(shù)器定時(shí)控制仿電臺(tái)報(bào)時(shí)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)擴(kuò)展電路時(shí)譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器觸摸整點(diǎn)報(bào)時(shí)1S振 蕩 器分 頻 器圖S11 多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設(shè)計(jì)這些電路或選擇部件時(shí)，盡量選擇同類(lèi)型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或都采用CMOS集成電路。整個(gè)系統(tǒng)所用的器件種類(lèi)應(yīng)盡可能少。下面介紹各功能部件或電路的設(shè)計(jì)。（1）振蕩器振蕩器是數(shù)字鐘的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，所以通常選用石英晶體來(lái)構(gòu)成振蕩器電路。一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)的精度就越高，但耗電量將增大。如果精度要求不高可以采用由集成邏輯門(mén)與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器或集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。這里選用555構(gòu)成的多諧振蕩器，設(shè)振蕩器頻率f0=10^3Hz，電路參數(shù)如圖S12所示，其中10KΩ電位器RP可微調(diào)振蕩器的輸出頻率f0。555多諧振蕩器的工作波形如圖S13所示：圖S13 555多諧振蕩器波形圖圖S12 555振蕩器（2）分頻器分頻器的主要功能是：產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。選用中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74LS90可以完成上述功能。如圖S14所示，將3片74LS90進(jìn)行級(jí)聯(lián)，因每片為1/10分頻器，3片級(jí)聯(lián)正好獲得1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。由74LS90的功能表可得，當(dāng)它接成BCD十進(jìn)制計(jì)時(shí)器時(shí)，QA的輸出是輸入脈沖CP的2分頻，所以第1片74LS90的QA輸出脈沖的頻率為500Hz。圖S14 振蕩器與分頻器電路（3）時(shí)分秒計(jì)數(shù)器分和秒計(jì)數(shù)器都是模M=60的計(jì)數(shù)器，采用中規(guī)模集成電路十進(jìn)制計(jì)數(shù)器至少需要2片，因?yàn)?0圖S15 分和秒六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)器運(yùn)行到12時(shí)59分59秒時(shí)，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí)，數(shù)字鐘應(yīng)自動(dòng)顯示01時(shí)00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計(jì)時(shí)規(guī)律。由此可見(jiàn)，時(shí)計(jì)數(shù)器的個(gè)位有0～9十個(gè)狀態(tài)，圖S16 “12翻1”的時(shí)計(jì)數(shù)器十位只有0和1兩種狀態(tài)，因此，十位位可以采用僅有兩個(gè)狀態(tài)的集成觸發(fā)器，如雙D觸發(fā)器74LS74（只用其中一個(gè)D觸發(fā)器）。時(shí)的個(gè)位雖然只有0～9十個(gè)狀態(tài)，但其重復(fù)周期需要輸入13個(gè)時(shí)鐘脈沖，因而需要采用功能較靈活的4位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里選用74LS191。再將74LS74與74LS191通過(guò)控制門(mén)和反饋控制線進(jìn)行級(jí)聯(lián)，組成“12翻1”的小時(shí)計(jì)數(shù)器。如圖S16所示。(4）譯碼顯示電路譯碼顯示電路的作用是將時(shí)分秒計(jì)數(shù)器輸出的4位二進(jìn)制代碼翻譯并顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)的狀態(tài)，通常譯碼器與顯示器是配套使用的，如果選擇共陰發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器5011AS，則譯碼驅(qū)動(dòng)器應(yīng)選配CD4511。如圖S17所示。圖S17 譯碼顯示電路五 芯片工作原理： 74LS191為可預(yù)置的四位二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器，其管腳圖如圖所示：RCO 進(jìn)位/借位輸出端 MAX/MIN 進(jìn)位/借位輸出端 CTEN 計(jì)數(shù)控制端 QAQD計(jì)數(shù)輸出端 U/D計(jì)數(shù)控制端CLK時(shí)鐘輸入端LOAD異步并行置入端（低電平有效）。 74LS191功能表： 74LS90功能：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（247。2 和247。5）原理說(shuō)明：本電路是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長(zhǎng)度為除5的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復(fù)位和置9輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（十進(jìn)制），可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。74LS90可以獲得對(duì)稱(chēng)的十分頻計(jì)數(shù)，辦法是將QD輸出接到A輸入端，并把輸入計(jì)數(shù)脈沖加到B輸入端，在QA輸出端處產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的十分頻方波。 74LS90功能表： 74LS92是十二分頻計(jì)數(shù)集成電路：本電路是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器周期長(zhǎng)度為6的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。也有選通的零復(fù)位輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（十二進(jìn)制），可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。 74LS92功能表： CD4511七段碼譯碼器：CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。 CD4511功能表： 74LS74邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路: SD和RD接至基本RS觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng)SD=0且RD=1時(shí),不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會(huì)使Q=1，Q=0，即觸發(fā)器置1；當(dāng)SD=1且RD=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為0,SD和RD通常又稱(chēng)為直接置1和置0端。我們?cè)O(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作。 74LS74功能表：六 總設(shè)計(jì)電路圖：六 實(shí)驗(yàn)六 心得數(shù)字鐘電路實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字顯示的廣泛用于個(gè)站,碼頭辦場(chǎng)所,成為活中不可少由于數(shù)字集展和石英晶廣泛應(yīng)用,的精度,運(yùn)鐘表,鐘表人們生產(chǎn)生大的方便，擴(kuò)展了鐘表功能。以數(shù)的。結(jié)果： 體會(huì)：是采用數(shù)字時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)裝置,人家庭,車(chē)公室等公共人們?nèi)粘Ｉ谋匦杵?成電路的發(fā)體振蕩器的使得數(shù)字鐘運(yùn)超過(guò)老式的數(shù)字化給活帶來(lái)了極而且大大地原先的報(bào)時(shí)字化為基礎(chǔ)因此，這次課程設(shè)計(jì)制作數(shù)字鐘，對(duì)我們來(lái)說(shuō)有著很現(xiàn)實(shí)的意義。通過(guò)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，數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，也讓我對(duì)各種應(yīng)用電路有了更深刻的了解，同時(shí)也看到了自己存在很多不足之處。在不斷的選擇和調(diào)試過(guò)程中，我對(duì)元器件，設(shè)備儀器有了更實(shí)際性的了解體會(huì)，自己搞不懂的地方，首先在書(shū)本上找原理自己琢磨，如果還是找不出問(wèn)題所在，就和同學(xué)一起討論研究，最終找出了問(wèn)題所在。通過(guò)對(duì)電路的改進(jìn)，使得自己的設(shè)計(jì)更好。在與同學(xué)共同討論的同時(shí)，不但解決了自己的實(shí)際問(wèn)題，也鍛煉的相互協(xié)作的能力，并且切實(shí)體會(huì)到了合作的樂(lè)趣。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，將理論與實(shí)際相結(jié)合，把抽象的理論原理運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，讓我對(duì)理論有了更切實(shí)際的理解。不但學(xué)會(huì)了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也提高了自己實(shí)際動(dòng)手能力和解決困難的應(yīng)變力。更重要的時(shí)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多書(shū)本上學(xué)不到的東西，如何將所學(xué)知識(shí)付諸實(shí)踐，體會(huì)到了相互協(xié)作解決問(wèn)題在社會(huì)實(shí)踐中的重要性。附錄74LS90引腳圖 74LS92引腳圖555引腳圖CD4511引腳圖74LS74引腳圖74LS191引腳圖74LS00引腳圖5011AS 共陰二極管