數(shù)電課程設計報告---數(shù)字電子鐘

1、<p>　　數(shù)字電路課程設計報告</p><p><b>　　題目：數(shù)字電子鐘</b></p><p>　　專業(yè)： 電氣工程及其自動化</p><p>　　班級： 08級電氣( )班 </p><p>　　姓名： </p><p>　　同組隊

2、員： </p><p>　　學號: </p><p>　　日期： 2010年 7月 </p><p><b>　　設計目的</b></p><p>　　1、根據(jù)課堂上所學的知識，通過自己和同組成員共同研究，把數(shù)字電子鐘的電路設計出來，以達到把課堂理

3、論和自主實踐相結合的目的</p><p>　　2、通過與同組成員共同研究課題，培養(yǎng)我們分工合作的能力；</p><p>　　3、把文字性的設計要求形成切實可行的設計方案，培養(yǎng)獨立思考的學習能力；</p><p>　　4、通過思考把課堂上獨立的知識點組合成一個統(tǒng)一的數(shù)字系統(tǒng)，培養(yǎng)解決實際問題的能力。</p><p><b>　　設計要

4、求和設計指標</b></p><p>　　1、顯示時間從00：00：00到23：59：59的數(shù)字鐘；</p><p>　　2、設計的電路包括產生時基信號，時、分、秒計時電路，顯示電路；</p><p>　　3、最小計時時間單位為1s；</p><p>　　4.秒、分為00----59 六十進制計數(shù)器，時為00----23 二十四進

5、制計數(shù)器；</p><p>　　4、擴展功能：實現(xiàn)校時、校分、校秒以及整點報時。 </p><p><b>　　總體框圖設計</b></p><p><b>　　圖１：總體框圖</b></p><p>　　本小組設計的數(shù)字電子鐘由以下五部分組成：</p><p>　　由CD4

6、013集成芯片構成的校時電路；</p><p>　　由555定時器構成的多諧振蕩器和由CD4013集成芯片組成秒脈沖發(fā)射器；</p><p>　　由74LS192集成芯片構成的二十四進制時計數(shù)器，六十進制分、秒計數(shù)器；</p><p>　　由7448集成芯片構成的時、分、秒譯碼顯示電路；</p><p>　　由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組

7、成整點報時電路。</p><p>　　功能模塊設計和原理說明</p><p>　　由CD4013集成芯片構成的校時電路</p><p>　　圖2：時、分校時電路 圖3：秒清零電路</p><p>　　時、分校時電路的工作原理：手動校時，按一次能產生一個上升沿脈沖（01）給輸入端口CPu，使計數(shù)器的數(shù)字顯示增加1。手動校

8、時時，連續(xù)按動，到了調節(jié)到需要的時間為止，這樣能實現(xiàn)時、分的校時。</p><p>　　秒清零電路工作原理：手動按一次，秒計數(shù)器的異步清零端CR=1，實現(xiàn)了秒清零的目標。</p><p>　　特別說明：這里的是可彈回式按鈕，即按一次之后會自動彈回到原來的狀態(tài)。</p><p>　　由555定時器構成的多諧振蕩器和由CD4013集成芯片組成的秒脈沖發(fā)射器</p&

9、gt;<p><b>　　圖4：秒脈沖發(fā)射器</b></p><p>　　多諧振蕩器的頻率計算式為f=1/0.7(Rw +2R)C</p><p>　　多諧振蕩器的頻率設計為2Hz，Rw=50KΩ，C=4.7uF</p><p>　　因此，f=1/0.7(Rw +2R)C=1/0.7(50+2*51)* *4.7* =2Hz &

10、lt;/p><p>　　調節(jié)電位器Rw（約為50kΩ），使多諧振蕩器產生頻率為2Hz的方波信號。多諧振蕩器產生的2Hz脈沖信號經過CD4013組成的分頻器，進行2分頻，輸出1Hz的秒脈沖作為計數(shù)器的計數(shù)脈沖，脈沖時間為１ｓ。</p><p>　　由74LS192集成芯片構成的二十四進制時計數(shù)器，六十進制分、秒計數(shù)器</p><p>　　圖5：六十進制秒計數(shù)器</p

11、><p>　　圖6：六十進制分計數(shù)器</p><p>　　圖7：二十四進制時計數(shù)器</p><p>　　數(shù)字電子鐘的計數(shù)器由四個74LS192集成芯片組成，其中分、秒計數(shù)器都為六十進制計數(shù)器，時計數(shù)器為二十四進制計數(shù)器。</p><p>　　74LS192集成芯片說明：</p><p>　　CＰu ---加計數(shù)脈沖輸入端，

12、上升沿有效；</p><p>　　CO---進位輸出信號，加計數(shù)時出現(xiàn)，低點平有效；</p><p>　　CR---異步清零端，高電平有效；</p><p>　　Qi---輸出信號端；74LS192集成芯片作加計數(shù)器工作時，端口Ucc接高電平。</p><p><b>　　計時器工作原理：</b></p>

13、<p>　　六十進制秒計數(shù)器工作原理：左端74LS192集成芯片的CＰu端口接收秒脈沖發(fā)射器發(fā)出的脈沖信號時，Q3Q2Q1Q0從0000開始計數(shù)，每過一秒，計數(shù)增加量為1；當Q3Q2Q1Q0達到1001狀態(tài)時，在下一個脈沖到來時，Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)瞬間變成0000，與此同時產生進位信號從CO端輸出，從右端74LS192集成芯片的Cpu輸入此進位信號，Q７Q６Q５Q４從0000開始計數(shù)；當　　　　Q７Q６Q５Q４達到0110

14、時，此時Q６Q５的狀態(tài)為1１，通過與門電路給分計數(shù)器提供脈沖信號（01），使分脈沖計數(shù)器開始計數(shù)；在給分計數(shù)器提供脈沖信號的同時，異步清零端CR=1，使　　　Q７Q６Q５Q４的狀態(tài)瞬間回到0000狀態(tài)，重新進入下一輪的計數(shù)。以上過程分析實現(xiàn)了六十進制秒計數(shù)器的功能。</p><p>　　六十進制分計數(shù)器工作原理與秒計數(shù)器的工作原理相同，左端74LS192集成芯片的CＰu端口接收秒計數(shù)器提供的脈沖信號時，Q3Q2Q

15、1Q0從0000開始計數(shù)，至Q７Q６Q５Q４達到0110時，分計數(shù)器給時計數(shù)器提供脈沖信號，使時計數(shù)器開始計數(shù)，同時分計數(shù)器又返回到最初狀態(tài)。</p><p>　　二十四進制時計數(shù)器工作原理：左端74LS192集成芯片的CPu端口接收分計數(shù)器提供的脈沖信號時，Q3Q2Q1Q0從0000開始計數(shù)，當Q3Q2Q1Q0達到1001狀態(tài)時，在下一個脈沖到來時，Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)瞬間變成0000，與此同時產生進位信號從

16、CO端輸出，從右端74LS192集成芯片的CPu輸入此進位信號，Q７Q６Q５Q４從0000開始計數(shù)；當Q７Q６Q５Q４ Q3Q2Q1Q0達到00100100時，　Q5Q2的狀態(tài)11，通過與門電路使異步清零端CR=1，　　　　　　Q７Q６Q５Q４ Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)重新回到00000000，此時分、秒計數(shù)器的輸出狀態(tài)Ｑ也都為０，整個計數(shù)器電路又開始進入下一輪的計數(shù)。</p><p>　　由7448集成芯片構成的

17、時、分、秒譯碼顯示電路</p><p><b>　　圖8：譯碼顯示器</b></p><p>　　7448七段顯示譯碼器功能說明：</p><p>　?。ǎ保?448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅動共陰極顯示器。 7448的功能表如表４―３所示。</p><p>　?。ǎ玻┤鐖D６所示，ＬＴ＝ＲＢＩ＝１，符合功能表中

18、正常顯示的條件，計數(shù)器輸出給顯示譯碼器ＤＣＢＡ的狀態(tài)從　　　　　　　　?。埃埃埃啊保埃埃?，時顯示譯碼器中顯示的數(shù)字從　　?。埃啊玻常?，秒顯示譯碼器中顯示的數(shù)字從００～５９。</p><p><b>　　表４―３</b></p><p>　　5、由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成整點報時電路</p><p><b>　　圖9：整

19、點報時電路</b></p><p>　　整點報時電路工作原理：分計數(shù)器給時計數(shù)器提供進位信號的同時，給由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的＂2＂端提供一個低電平，使得V2＜Ｖｃｃ／３，輸出端＂３＂電位為高電平，因此音響系統(tǒng)工作，實現(xiàn)了整點報時．</p><p>　　通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器調節(jié)報時聲響的持續(xù)時間T，其最長時間</p><p>　?。裕恚幔剑?１Ｒ

20、ｗｍａｘＣ＝１.１＊１００＊ *4.7* =０．５ｓ</p><p><b>　　總電路圖程序說明</b></p><p><b>　　圖１０：總電路</b></p><p>　　通過校時電路（圖2、圖3）校時后－電路正常工作，秒脈沖發(fā)射器（圖４）發(fā)送脈沖信號－秒計數(shù)器（圖５）接收脈沖信號開始計數(shù)－分計數(shù)器（圖6）、時計數(shù)

21、器（圖7）按照一定的計數(shù)規(guī)律計數(shù)－各計數(shù)器的輸出向譯碼顯示器（圖8）提供譯碼信號，使時間數(shù)字顯示出來－分計數(shù)器（圖6）給時計數(shù)器 （圖7）提供進位信號時，整點報時電路（圖9）工作，實現(xiàn)整點報時。</p><p>　　六． 本設計改進建議</p><p>　　在電源輸入端增加橋式整流降壓電路如圖11所示，把220V交流電轉化成5V的直流電(如圖12)，使數(shù)字電子鐘能直接接入220V交流線路中

22、。</p><p>　　圖11：降壓整流濾波電路</p><p>　　圖12：降壓整流濾波后的電壓</p><p>　　七. 總結（感想和心得等）</p><p>　　通過這一個星期時間的課程設計，把課堂知識運用于實踐之中，鍛煉了我們的實踐技能，培養(yǎng)了我們學以致用的能力，在一定程度上鞏固我們所學知識。</p><p>

23、;　　經過設計的過程，把本學期獨立的知識點和通過查找資料得到的知識結合起來形成一個統(tǒng)一的數(shù)字系統(tǒng)，使我們獨立思考與自主學習的能力得到加強。同時，與同組成員共同研究課題的過程中，增強了我們分工合作的能力，不知不覺中培養(yǎng)了我們的團隊意識。</p><p>　　在與小組成員共同討論得出電路圖后，后面的原理分析和功能模塊分析完全由自己查找資料進行，結合老師課堂上所講的知識，特別是555定時器和計數(shù)器的知識，把數(shù)字電子技術