數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告---數(shù)字鐘

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p>　　題目: 數(shù)字鐘 </p><p>　　2012 年 12 月 12 日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極

2、大的方便， </p><p>　　而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如，定時(shí)報(bào) </p><p>　　警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定 </p><p>　　時(shí)啟閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種 </p><p>　　定時(shí)電氣的自動(dòng)啟動(dòng)等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化 </p><p>&

3、lt;b>　　為基礎(chǔ)的。 </b></p><p>　　關(guān)鍵字：定時(shí)、定時(shí)、報(bào)警、譯碼顯示</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 任務(wù)提出與方案論證············&

4、#183;·····················1</p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)·········

5、3;····················2</p><p>　　2.1 總體參考方案框圖··········&#

6、183;························2</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)思路······&#

7、183;····························2</p><p>　　3 單元電路設(shè)計(jì)··

8、83;························· 3</p><p><b>　　3.1 定時(shí)電路</b></p><

9、;p>　　3.1.1 電路設(shè)計(jì)·································

10、3;·····3</p><p>　　3.1.2 元件說明·························

11、3;·············3</p><p>　　3.2計(jì)數(shù)器模塊原理</p><p>　　3.2.1 電路設(shè)計(jì)············&

12、#183;·······················4 </p><p>　　3.2.2 元件說明·····

13、3;·································6</p><p&g

14、t;　　3.3譯碼電路設(shè)計(jì)原理</p><p>　　3.3.1 電路設(shè)計(jì)····························

15、3;··········7</p><p>　　3.2.2 元件說明····················

16、3;··················7</p><p>　　3.4整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能原理</p><p>　　3.4.1 電路設(shè)計(jì)·······

17、·······························7</p><p>　　3.4.2 元件說明

18、····································

19、3;·8</p><p><b>　　3.5校時(shí)功能原理</b></p><p>　　3.5.1 電路設(shè)計(jì)·····················&

20、#183;················9</p><p>　　3.5.2 元件說明··············&

21、#183;·······················9</p><p><b>　　3.6鬧鐘功能原理</b></p><p>　　3.

22、6.1 電路設(shè)計(jì)···································&#

23、183;··10</p><p>　　3.6.2 元件說明····························&

24、#183;·········10</p><p><b>　　3.7顯示切換原理</b></p><p>　　3.71 電路設(shè)計(jì)············

25、3;·························9</p><p><b>　　3.8發(fā)聲部分原理</b></p><

26、p>　　3.81 電路設(shè)計(jì)··································

27、····9</p><p>　　4 仿真圖····························

28、;···············10</p><p>　　5 總結(jié).················

29、83;····························11</p><p>　　信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p>

30、<p>　　信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　年 月 日 </b></p><p>　　1 任務(wù)提出與方案論證</p><p>　　1．設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒” （23 小時(shí)59 分59 秒）的 </p><p>　　十進(jìn)制數(shù)字顯示的電子鐘，且有穩(wěn)定可靠的校時(shí)功能 （時(shí)、

31、</p><p><b>　　分）； </b></p><p>　　2．選用中或小規(guī)模集成電路組成電子鐘，列出調(diào)試步驟； </p><p>　　3．畫出框圖和邏輯電路圖，簡述各部分工作原理，寫出設(shè) </p><p><b>　　計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 </b></p><p>　　4．

32、選做部分：整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。在離整點(diǎn)數(shù)10s 時(shí)，自動(dòng)發(fā) </p><p>　　出鳴叫聲，聲長1s，每隔1s 鳴叫1 次，前4 響是低音，后1 </p><p>　　響為高音，共鳴叫5 次，最后1 響結(jié)束時(shí)為整點(diǎn) </p><p>　　（低音頻率為500Hz，高音頻率為1000Hz）。</p><p><b>　　其主要部分：</

33、b></p><p>　　計(jì)時(shí)部分，鬧鐘部分，顯示切換部分，控制部分，發(fā)聲部分</p><p>　　計(jì)時(shí)部分主要組成部分：震蕩器、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、 BCD-七段顯示譯碼/驅(qū)動(dòng)器、LED七段顯示數(shù)碼管、時(shí)間校準(zhǔn)電路 。</p><p>　　鬧鐘部分：與計(jì)時(shí)部分相似，只是少了秒信號輸入</p><p>　　顯示切換部分：完成

34、鬧鐘與計(jì)時(shí)模塊共用顯示模塊。故有切換問題。</p><p>　　發(fā)聲部分：主要由簡單卻又能達(dá)到目標(biāo)的蜂鳴器組成。</p><p><b>　　2 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1、總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　2.2、總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　2.21.計(jì)時(shí)功能實(shí)現(xiàn)思路：&

35、lt;/p><p>　　主要由555計(jì)時(shí)器產(chǎn)生秒信號，74LS161N芯片完成計(jì)數(shù)功能，再由CD4511譯碼器譯碼，LCD顯示器顯示。</p><p>　　2.22鬧鐘功能實(shí)現(xiàn)思路：</p><p>　　該功能的實(shí)現(xiàn)采用了兩個(gè)模塊：計(jì)時(shí)模塊和鬧鐘模塊。計(jì)時(shí)模塊完成普通計(jì)時(shí)功能，鬧鐘模塊完成鬧鈴時(shí)間記憶。</p><p>　　2.23顯示切換模塊實(shí)

36、現(xiàn)思路：</p><p>　　該模塊的的設(shè)計(jì)思路不難，主要是設(shè)計(jì)了一組電壓控制的單刀雙置開關(guān)群。用開關(guān)群組來實(shí)現(xiàn)功能的切換。該模塊在實(shí)際設(shè)計(jì)中融入了邏輯判斷?？膳袛嘤?jì)時(shí)模塊與鬧鐘模塊的輸出是否相同，從而達(dá)到前面說的鬧鐘功能的實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　3 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 定時(shí)電路</

37、b></p><p>　　2.1 秒信號的產(chǎn)生</p><p>　　由555 定時(shí)器 得到1Hz 的脈沖，功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號和提供功能擴(kuò)展電路所需要 的信號。 </p><p>　　555計(jì)時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理：</p><p>　　555定時(shí)器構(gòu)成的30s定時(shí)電路</p><p>　　3.1

38、.2 元件說明</p><p>　　電路圖中555定時(shí)器為NE555，它是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。</p><p>　　555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)

39、輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p>　　3.2計(jì)數(shù)器模塊原理</p><p>　　在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都

40、是一樣的，都是由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù) 器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設(shè)計(jì)中我采用的是統(tǒng)一的器件 74LS161N 的反饋置數(shù)法來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)制功能，根據(jù)74LS161 的結(jié)構(gòu) 把輸出端的0101 （十進(jìn)制為5）用一個(gè)與非門74LS00 引到Load 端便可置0，這 樣就實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。同樣，在輸出端的1001 （十進(jìn)制為9）用一個(gè)與非門 </p><p>　　74LS00 引到Load 端便可置0，

41、這樣就實(shí)現(xiàn)了十進(jìn)制計(jì)數(shù)。在分和秒的進(jìn)位時(shí)， 用秒計(jì)數(shù)器的Load 端接分計(jì)數(shù)器的CLK控制時(shí)鐘脈沖，脈沖在上升沿來時(shí)計(jì)數(shù) 器開始計(jì)數(shù)。時(shí)計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器串接并通過反饋接成二十四制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　74LS161芯片介紹：</p><p><b>　　門控電路電路圖</b></p><p>　　74LS160系列的多進(jìn)制計(jì)數(shù)

42、器組成原理：</p><p>　　3.3譯碼電路設(shè)計(jì)原理：</p><p>　　譯碼電路主要由CD4511芯片構(gòu)成。</p><p>　　CD4511是BCD鎖存,7段譯碼,驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　3.31譯碼電路設(shè)計(jì)之星期的顯示</p><p>　　關(guān)于星期的顯示，本小組采用指示燈亮滅來指示星期。</p&g

43、t;<p>　　3.32 譯碼電路設(shè)計(jì)</p><p>　　星期顯示的譯碼電路直接由基本門電路組成：</p><p>　　3.4整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能原理</p><p><b>　　3.5校時(shí)功能原理</b></p><p>　　時(shí)鐘出現(xiàn)誤差時(shí)，需校準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘

44、應(yīng)具備的基本功能。對校時(shí)電路的要求是，在小時(shí)校正時(shí) 不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。</p><p>　　具體設(shè)計(jì)方法是：用一個(gè)單刀雙擲開關(guān)切換計(jì)數(shù) 功能與校時(shí)功能，另一端接計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端，開關(guān)置于函數(shù)發(fā)生器這一端便 可以校時(shí)，置于計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端便是計(jì)時(shí)。不校正時(shí)間時(shí)開關(guān)都應(yīng)打在與非門的那一端。 </p><p><b>　　校時(shí)原理圖：</

45、b></p><p><b>　　3.6鬧鐘功能原理</b></p><p>　　1鬧鐘模塊實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)際只是記憶鬧鈴時(shí)間。原理與計(jì)時(shí)部分相同。其仿真圖為</p><p><b>　　2 鬧鐘實(shí)現(xiàn)原理</b></p><p><b>　　c</b></p>

46、<p><b>　　3鬧鈴時(shí)間邏斷原理</b></p><p>　　該功能的實(shí)現(xiàn)原理為比較計(jì)時(shí)模塊與鬧鈴時(shí)間記憶模塊兩者的輸出，相同則判斷為該鬧鈴，觸發(fā)鬧鈴事件；反之則不觸發(fā)。</p><p>　　判斷的實(shí)現(xiàn)借助異或門。</p><p>　　3.7 顯示切換原理</p><p>　　顯示切換模塊實(shí)質(zhì)為一由基本門

47、電路實(shí)現(xiàn)的電壓控制的單刀雙置開關(guān)群。</p><p><b>　　1 顯示切換仿真圖</b></p><p><b>　　3.8發(fā)聲部分原理</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的發(fā)聲部分有兩部分：整點(diǎn)報(bào)時(shí)和鬧鈴兩者都采用簡單而實(shí)用的蜂鳴器，簡化電路。</p><p><b>　　4仿真 &

48、lt;/b></p><p><b>　　按下開關(guān) </b></p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　電子工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練課不同于我們以前傳統(tǒng)意義上的學(xué)科，不僅僅是要告訴我們一種知識(shí)，更要我們在了解了知識(shí)的基礎(chǔ)上自己動(dòng)手將其驗(yàn)證。老師只是在最開始的一堂課上，告訴了我們一些注意事項(xiàng)及需要用到的知識(shí)

49、范圍。剩下的就都是我們自己的工作了、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我們覺得這門課真的很考驗(yàn)綜合能力，要求我們具有專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，動(dòng)手能力也一定要強(qiáng)。還要考驗(yàn)兩個(gè)人的默契及合作能力。是真正考驗(yàn)全面能力的一門學(xué)科。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，制作，調(diào)試的全過程。提高了我們在電子工程設(shè)計(jì)和實(shí)際操作方面的綜合能力，初步培養(yǎng)了在完成工程項(xiàng)目中應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求</p><p><b>　　參考文

50、獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分（第五版）［M]. 北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[2]楊志忠、衛(wèi)樺林 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）：高等教育出版社 2009 </p><p>　　[3]蔣黎紅 模電數(shù)電基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及multisim7仿真：浙江大學(xué)出版社，2007 </p>