畢業(yè)設計--數(shù)字時鐘的設計及原理

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　數(shù)字時鐘的設計及原理</p><p><b>　　2012年3月5日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文針對簡易數(shù)字鐘進行了設計及原理的分析,提出了整體的設計

2、方案,進行了由上而下層次化的設計.首先對各部分單元電路進行了詳細的設計,對各部分的電路原理及所需要的元器件進行了分析,以及做出了各部分的電路圖,其中包括振蕩電路、計數(shù)電路、校時電路、譯碼與顯示電路等.振蕩電路由振蕩器和分頻器兩部分構成,計數(shù)電路是用兩個六十進制計數(shù)電路和一個“12翻1”計數(shù)電路實現(xiàn)的,校時電路用到的元器件有三塊四-2輸入與非門74LS00 、一塊六反相器74 LS04等,譯碼與顯示電路由譯碼器、顯示器構成.最終達到了設計

3、的目的,完成了數(shù)字時鐘顯示時、分、秒的功能,而且能夠通過校時電路對時、分準確校時.并在此基礎上進行了擴展,完成了整點報時電路的設計,最終完成了設計任務.</p><p>　　關鍵詞:數(shù)字時鐘;校時電路;譯碼;報時器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design and analysis of t

4、he principle of simple digital clock, the overall design scheme, a top-down hierarchical design.Detailed design of the first part of the unit circuit, on the part of the circuit and the required components were analyzed,

5、 and made ??various parts of the circuit, including the oscillation circuit, counting circuit, timing circuit translationcode and display circuit. The oscillator circuit from the oscillator and divider of two parts, the

6、counting circuit is implemented </p><p>　　Key words: Digital clock; the timing electric circuit; Decoding; chronopher</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1前言:1</b

7、></p><p><b>　　2設計目的:2</b></p><p><b>　　3設計功能要求2</b></p><p><b>　　4電路設計3</b></p><p><b>　　4.1設計方案3</b></p><

8、;p>　　4.2單元電路的設計4</p><p>　　4.2.1 主體電路部分4</p><p>　　4.2.1.1 振蕩電路4</p><p>　　4.2.1.2 計數(shù)電路6</p><p>　　4.2.1.3 校時電路11</p><p>　　4.2.1.4 譯碼與顯示電路13</p>

9、<p>　　4.2.2擴展功功能電路的設計15</p><p>　　4.2.2.1整點報時電路的設計15</p><p><b>　　5總結15</b></p><p><b>　　附　錄16</b></p><p>　　參 考 文 獻17</p><p&

10、gt;<b>　　致 謝17</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　中國是世界上最早發(fā)明計時儀器的國家.有史料記載,漢武帝太初年間（紀元前104-101年）由落下閎創(chuàng)造了我國最早的表示天體運行的儀器——渾天儀.東漢時期（公元130年）張衡創(chuàng)造了水運渾天儀,為世界上最早的以水為動力的觀測天象的機械計時器,是世界

11、機械天文鐘的先驅.盛唐時代,公元725年張遂（又稱一行）和梁令瓚等人創(chuàng)制了水運渾天銅儀,它不但能演示天球和日、月的運動,而且立了兩個木人,按時擊鼓,按時打鐘.第一個機械鐘的靈魂——擒縱器用于計時器,這是中國科學家對人類計時科學的偉大貢獻.它比十四世紀歐洲出現(xiàn)的機械鐘先行了六個世紀.</p><p>　　第一只石英鐘出現(xiàn)在二十世紀二十年代,從三十年代開始得到了推廣,從六十年代開始,由于應用半導體技術,成功地解決了制

12、造日用石英鐘問題,石英電子技術在計時領域得到了廣泛的應用.并取代機械鐘做了更精確的時間標準.早在1880年,法國人皮埃爾·居里和保羅·雅克·居里就發(fā)現(xiàn)了石英晶體有壓電的特性,這是制造鐘表“心臟”的良好材料.科學家以石英晶體制成的振蕩計時器和電子鐘組合制成了石英鐘.經(jīng)過測試,一只高精度的石英鐘表,每年的誤差僅為3-5秒．1942年,著名的英國格林尼治天文臺也開始采用了石英鐘作為計時工具．在許多場合,它還經(jīng)常被

13、列為頻率的基本標準,用于日常測量與檢測.大約在 1970 年前后,石英鐘表開始進入市場,風靡全球.隨著科學的進步,精密的電子元件不斷涌現(xiàn),石英鐘表也開始變得小巧精致,它既是實用品,也是裝飾品.它為人們的生活提供方便,更為人們的生活增添了新的色彩.在現(xiàn)行情況下根據(jù)簡單實用強的、走時準確進行設計.而實驗證明,鐘表的振蕩部分采用石英晶體作為時基信號源時,走時更精確、調整更方便.鐘是一種計時的器具,它的出現(xiàn)開拓了時間計量的新里程.提起時鐘大家都

14、很熟悉,它是給我們指明時間的一種計時器</p><p>　　（1）從生產(chǎn)機械表轉為石英電子表; </p><p>　?。?）曾占據(jù)中國消費市場四十多年的大型國有企業(yè)突然被剛剛冒起的“組業(yè)”所取代,鐘表生產(chǎn)中心轉向中國南方沿海一帶;</p><p>　?。?）中國鐘表業(yè)發(fā)展從以機芯為龍頭改為以手表外觀件為龍頭.</p><p>　　這

15、場轉折以迅雷不及掩耳的速度,沖擊著傳統(tǒng)的中國鐘表工業(yè).中國的鐘表業(yè)從技術簡單、零件少的石英鐘機芯制造入手.最初石英鐘機芯全靠從日本、德國進口,1989年開始完全自己生產(chǎn),包括模具的制造加工.近十余年,逐漸提高機芯質量的穩(wěn)定性,同時轉向對手表機芯研制與開發(fā).目前石英鐘表機芯生產(chǎn)主要在福建省福州、廣東東莞、番禺;機械鐘表機芯在上海、山東等地.</p><p>　　現(xiàn)在我國的電子業(yè)發(fā)展非?？焖?電子業(yè)的發(fā)展有利于鐘表業(yè)

16、的發(fā)展.在中國鐘表發(fā)展史上,國產(chǎn)機芯研制的失敗已經(jīng)成為過去,“組裝業(yè)”作為新興鐘表工業(yè)的起步階段也已成為過去.一支新的充滿智慧的鐘表精英在成長.</p><p>　　我們相信在科技高速發(fā)展的今天,鐘表業(yè)運用當今材料工業(yè)、電子工業(yè)和其他領域的最新技術,一定會生產(chǎn)出代表中國科學水平的產(chǎn)品.我們希望鐘表業(yè)的精英們在提高制造技術水平中不斷創(chuàng)新,培育出擁有自主知識產(chǎn)權的品牌.這正是中國鐘表業(yè)發(fā)展的希望.</p>

17、<p>　　數(shù)字鐘被廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭、辦公室等公共場所,成為人們日常生活中的必需品.由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用,使得數(shù)字鐘的精度,運用超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便,而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能.諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等,所有這些,都是以鐘表數(shù)字化為

18、基礎的.因此,研究數(shù)字鐘及擴大其應用,有著非?，F(xiàn)實的意義.</p><p><b>　　2設計目的</b></p><p>　　設計一種多功能數(shù)字鐘,該數(shù)字鐘具有基本功能和擴展功能兩部分.其中,基本功能部分的有準確計時,以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間和校時功能.擴展功能部分:整點報時電路以及觸摸報整點時數(shù)電路.數(shù)字時鐘的電路也是由主體電路和擴展電路兩部分構成,在電路中

19、,基本功能部分由主體電路實現(xiàn),而擴展功能是由擴展電路實現(xiàn).這兩部分都有一個共同特點就是它們都要用到振蕩電路提供的1Hz脈沖信號.在計時出現(xiàn)誤差時電路還可以進行校時和校分,為了使電路簡單所設計的電路不具備校秒的功能.并且要用數(shù)碼管顯示時、分、秒,各位均為兩位顯示,擴展部分要有相應的響應電路.</p><p><b>　　3設計功能要求</b></p><p><b

20、>　　基本功能:</b></p><p>　?。?）時間以12小時為一個周期,時的計時要求為“12翻1”,分和秒的計時要求為60進制;</p><p>　　（2）準確計時,以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間;</p><p>　?。?）具有校時功能,可以分別對時及分進行單獨校時,使其校正到標準時間;</p><p>　?。?）為

21、了保證計時的穩(wěn)定及準確須由晶體振蕩器提供表針時間基準信號.</p><p><b>　　擴展功能:</b></p><p>　　（1）計時過程具有報時功能,當時間到達整點前10秒進行蜂鳴報時.</p><p><b>　　4電路設計</b></p><p><b>　　4.1設計方案<

22、;/b></p><p>　　根據(jù)設計要求首先建立了一個數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖,如圖1所示．</p><p>　　圖1　數(shù)字時鐘邏輯方框圖</p><p>　　由圖1可知,電路的工作原理:電路是由555集成芯片構成的振蕩電路、分頻器、計數(shù)器、顯示器和校時電路組成.555集成芯片構成的振蕩電路產(chǎn)生的高脈沖信號作為數(shù)字鐘的振源,再經(jīng)分頻器輸出標準秒脈沖,秒脈沖送

23、入計數(shù)器,計數(shù)結果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器顯示時間．秒計數(shù)器計滿60后向分計數(shù)器個位進位,分計數(shù)器計滿60后向時計數(shù)器個位進位,并且時計數(shù)器按照“12翻1”的規(guī)律計數(shù).計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器.而且計時出現(xiàn)誤差時,校時電可以分別對時及分進行單獨校時,使其校正到標準時間.擴展電路必須在主體電路正常運行的情況下才能進行擴展功能.</p><p>　　4.2單元電路的設計</p><p&

24、gt;　　數(shù)字電子時鐘的設計方法很多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子時鐘;也可以利用專用的電子時鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子時鐘;還可以利用單片機來實現(xiàn)電子時鐘等.在本次設計中,電路是由許多單元電路組成的,因此首先必須對各個單元電路進行設計.</p><p>　　4.2.1 主體電路部分</p><p>　　主體電路部分的電路主要由振蕩電路、計數(shù)電路、校時電路以及譯

25、碼與顯示電路四大部分組成.下面將對各部分電路進行設計.</p><p>　　4.2.1.1 振蕩電路</p><p>　　振蕩電路由振蕩器和分頻器構成,產(chǎn)生1Hz的時鐘脈沖及擴展部分所需的頻率,下面對振蕩器和分頻器兩部分進行介紹.</p><p><b>　?。?）振蕩器</b></p><p>　　數(shù)字電路中的時鐘是由

26、振蕩器產(chǎn)生的,振蕩器是數(shù)字時鐘的核心.振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字時鐘計時的準確程度,一般來說,振蕩器的頻率越高,計時精度越高.它利用某種反饋方式產(chǎn)生時鐘信號.對數(shù)字電路來說,振蕩器的輸出的幅度范圍為0v—5v的方波信號而不是鋸齒波、三角波或其他的形式.</p><p>　?、偈紫冉榻B一種典型的振蕩器:弛豫振蕩器.它通過一個RC網(wǎng)絡將反相器的輸出反饋回來并存在一定的工作延遲時間.基本的電路如圖2所示.&l

27、t;/p><p><b>　　圖2 弛豫振蕩器</b></p><p>　　在上述電路中,RI-C網(wǎng)絡由第一個反相器驅動,具有RC特性曲線的響應信號被反饋給反相器的輸入.當電容上的電壓達到施密特觸發(fā)器輸入反相器的門限電壓的時候,反相器的狀態(tài)發(fā)生改變,并輸出一個新的電壓值.這個輸出電壓經(jīng)過一定的延遲時間再次通過RI—C反饋回來,直到電容電壓再次達到門限電壓為止.用施密特觸發(fā)

28、器輸入器件（如74HC04）,但由于電容的參考電壓在每個臨界點都要發(fā)生變化,所以施密特觸發(fā)器不是必需的.由于電容與輸出相連,每次狀態(tài)改變時,電容的充電電壓會超過5V.從這一點來說,輸出電壓會改變電容的充電電壓,直到電容兩端的電壓變?yōu)?4HC04的門限電壓（2.5V）為止.振蕩器輸出狀態(tài)的改變發(fā)生在電容上的電壓達到2.5V時.弛豫振蕩器對許多低成本而精度要求又不高的場所非常適合,但是并不推薦在任何有精度要求的實際應用電路采用它.</

29、p><p>　?、谑⒕w振蕩器.如果想要獲得高的精度,就應該在振蕩電路中使用石英晶體作振源.石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結構簡單、頻率易調整.它還具有壓電效應,在晶體某一方向加一電場,則在與此垂直的方向產(chǎn)生機械振動,有了機械振動,就會在相應的垂直面上產(chǎn)生電場,從而機械振動和電場互為因果,這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機械強度限止時,才達到最后穩(wěn)定．這時壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率.一般來說,振蕩

30、器的頻率越高,計時精度越高,但耗電量將增大.</p><p>　?、廴绻纫蟛桓咭部梢圆捎糜杉呻娐范〞r器555與RC組成的多諧振蕩器.如圖3所示.設振蕩頻率f=1MHz,R為可調電阻,微調R1可以調出1MHz輸出．</p><p>　　圖3 555多諧振蕩器</p><p>　　為了簡單方便本次設計選擇了由555集成芯片構成的振蕩電路.</p>

31、<p><b>　　（2）分頻器</b></p><p>　　分頻器的作用是將由振蕩器產(chǎn)生的高頻信號分頻成基時鐘脈沖信號和擴展部分所需的頻率,即在此電路中,分頻器的功能主要有兩個:一是產(chǎn)生標準脈沖信號;二是功能擴展電路所需的信號.</p><p>　　本實驗用的是集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器,產(chǎn)生1KHz的脈沖信號.故采用3片中規(guī)模集成電路分頻

32、計數(shù)器74LS90來實現(xiàn),得到需要的秒脈沖信號.例如,振蕩器輸出1kHz信號,通過D觸發(fā)器（74LS74）送到10分頻計數(shù)器（74LS90,該計數(shù)器可以用8421碼制）,經(jīng)過3次10分頻而獲得1Hz的方波信號作為秒脈沖信號.如圖4所示.</p><p><b>　　圖4 分頻計數(shù)電路</b></p><p>　　振蕩器和分頻器兩部分構成振蕩電路,根據(jù)圖3及圖4可知電路

33、的工作原理是:振蕩器提供的頻率為1kHz,74LS90組成十分頻電路.74LS90的引腳2與引腳6組成一個十分頻電路,晶振的輸出接入第一塊74LS90的輸入引腳14,經(jīng)過一次十分頻,頻率變?yōu)?00Hz.輸出引腳11接入第二塊74LS90的輸入引腳14經(jīng)第二次十分頻,頻率變?yōu)?0Hz.輸出引腳接人第三塊74LS90的輸入引腳14再經(jīng)一次十分頻,頻率變?yōu)?Hz.這樣經(jīng)過三次分頻最后即可得到1Hz的頻率.</p><p&g

34、t;　　4.2.1.2 計數(shù)電路</p><p>　　計數(shù)器是一種計算輸入脈沖的時序邏輯網(wǎng)絡,被計數(shù)的輸入信號就是時序網(wǎng)絡的時鐘脈沖,它不僅可以計數(shù)而且還可以用來完成其他特定的邏輯功能,如測量、定時控制、數(shù)字運算等等.</p><p>　　在此設計中的數(shù)字時鐘的計數(shù)電路是用兩個六十進制計數(shù)電路和一個“12翻1”計數(shù)電路實現(xiàn)的.秒脈沖信號經(jīng)過6級計數(shù)器,分別得到“秒”個位、十位、“分”個位、

35、十位以及“時”個位、十位的計時.“秒”“分”計數(shù)器為六十進制,小時計數(shù)器為“12翻1”.數(shù)字鐘的計數(shù)電路的設計采用反饋清零法．當計數(shù)器正常計數(shù)時,反饋門不起作用,只有當進位脈沖到來時,反饋信號將計數(shù)電路清零,實現(xiàn)相應模的循環(huán)計數(shù).以六十進制為例,當計數(shù)器從00,01,02,……,59計數(shù)時,反饋門不起作用,只有當?shù)?0個秒脈沖到來時,反饋信號隨即將計數(shù)電路清零,實現(xiàn)模為60的循環(huán)計數(shù).</p><p>　?。ㄒ唬?/p>

36、六十進制計數(shù)電路</p><p>　　由分頻器來的秒脈沖信號,首先送到“秒”計數(shù)器進行累加計數(shù),秒計數(shù)器應完成一分鐘之內秒數(shù)目的累加,并達到60秒時產(chǎn)生一個進位信號,所以,選用一片74LS90和一片74LS92組成六十進制計數(shù)器,采用反饋歸零的方法來實現(xiàn)六十進制計數(shù).其中,74LS92作為十位計數(shù)器,在電路中采用六進制計數(shù);74LS90作為個位計數(shù)器,在電路中采用十進制計數(shù)．當74LS90的輸入腳接振蕩電路的輸出

37、脈沖1Hz時74LS90開始工作,它計時到10時向十位計數(shù)器74LS92進位.“秒”十位是六進制,“秒”個位是十進制．如圖5所示</p><p>　　圖5 六十進制計數(shù)電路</p><p>　?。?）下面對本電路中所用的主要元件及功能進行介紹.</p><p>　?、?十進制計數(shù)器 74LS90 </p><p>　　74LS90是二—五—

38、十進制計數(shù)器,它有兩個時鐘輸入端CKA和CKB.其中,CKA和組成一位二進制計數(shù)器;CKB和組成五進制計數(shù)器;若將與CKB相連接,時鐘脈沖從輸入,則構成了8421BCD碼十進制計數(shù)器.74LS90有兩個清零端R0（1）、R0（2）,兩個置9端R9（1）和R9（2）,其BCD碼十進制計數(shù)時序如表1,二—五混合進制計數(shù)時序如表2,74LS90的管腳圖如圖.</p><p>　　圖6 74LS90的管腳圖</p&

39、gt;<p>　　表1 BCD碼十進制計數(shù)時序 表2 二—五混合進制計數(shù)時序</p><p>　?、?異步計數(shù)器74LS92</p><p>　　所謂異步計數(shù)器是指計數(shù)器內各觸發(fā)器的時鐘信號不是來自于同一外接輸入時鐘信號,因而觸發(fā)器不是同時翻轉.這種計數(shù)器的計數(shù)速度慢.異步計數(shù)器 74LS92是二—六—十二進制計數(shù)器,即CKA和組成二進制計數(shù)器,CKB和在74L

40、S92中為六進制計數(shù)器.當CKB和相連,時鐘脈沖從CKA輸入,74LS92構成十六進制計數(shù)器.74LS92的管腳圖如圖7.</p><p>　　圖7 74LS92的管腳圖</p><p>　　（二） “12翻1”小時計數(shù)器電路 </p><p>　?。?） 電路如圖8 所 示</p><p>　　圖8 “12翻1”計數(shù)電路</p>

41、<p>　　“12翻1”小時計數(shù)器是按照“01—02—03—04—05—06—07—08—09—10—11—12—01”規(guī)律計數(shù)的,計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)轉換表如表3所示.</p><p>　　表3“12翻1”小時計時時序</p><p>　?。?）電路的工作原理</p><p>　　由表可知:個位計數(shù)器由4位二進制同步可逆計數(shù)器 74LS191構成,十位計

42、數(shù)器由雙D觸發(fā)器74LS74構成 ,將它們組成 “12翻1”小時計數(shù)器.</p><p>　　計數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生兩次跳躍:一是計數(shù)器計到9,即個位計數(shù)器的狀態(tài)為 =1001后,在下一計數(shù)脈沖的作用下計數(shù)器進入暫態(tài)1010,利用暫態(tài)的兩個1即使個位異步置0,同時向十位計數(shù)器進位使 =1;二是計數(shù)到12后,在第13個計數(shù)脈沖作用下個位計數(shù)器的狀態(tài)應為 =0001,十位計數(shù)器的 =0．第二次跳躍的十位清“0”和個位置“

43、1”的輸出端、、來產(chǎn)生.</p><p>　　（3）對電路中所用的主要元件及功能介紹．</p><p>　?、貲觸發(fā)器74LS74</p><p>　　在電路中用到了D觸發(fā)器74LS74,74LS74的管腳圖如圖9.</p><p>　　圖9 74LS74的管腳圖</p><p>　　下面將介紹一些有關觸發(fā)器的內容:&

44、lt;/p><p>　　觸發(fā)器,它是由門電路構成的邏輯電路,它的輸出具有兩個穩(wěn)定的物理狀態(tài)（高電平和低電平）,所以它能記憶一位二進制代碼.觸發(fā)器是存放在二進制信息的最基本的單元.按其功能可分為基本RS觸發(fā)器觸、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器.這幾種觸發(fā)器都有集成電路產(chǎn)品.其中應用最廣泛的當數(shù)JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器.不過,深刻理解RS觸發(fā)器對全面掌握觸發(fā)器的工作方式或動作特點是至關重要的.事實上,JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器是R

45、S觸發(fā)器的改進型,其中JK觸發(fā)器保留了兩個數(shù)據(jù)輸入端,而D觸發(fā)器只保留了一個數(shù)據(jù)輸入端.D觸發(fā)器有邊沿D觸發(fā)器和高電平D觸發(fā)器.74LS74為一個高電平D觸發(fā)器.</p><p>　?、?計數(shù)器74LS191 </p><p>　　74LS191的管腳圖如圖10: </p><p>　　圖10 74LS191的管腳圖</p><p>　　4.

46、2.1.3 校時電路</p><p>　　（一）電路如圖11 所示</p><p><b>　　圖11 校時電路</b></p><p>　?。ǘ╇娐返墓ぷ髟?lt;/p><p>　　校時電路的作用是:當數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時,校正時間.校時是數(shù)字鐘應具有的基本功能.一般電子表都具有時、分、秒等校時功能.為了使電路

47、簡單,在此設計中只進行分和小時的校時.校時有“快校時”和“慢校時”兩種,“快校時”是通過開關控制,使計數(shù)器對1Hz校時脈沖計數(shù).“慢校時”是用手動產(chǎn)生單脈沖作校時脈沖.圖中S1校分用的控制開關,S2（總圖）為校時用的控制開關,它們的控制功能如表4所示,校時脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖,當S1或S2分別為“0”時可以進行“快校時”.如果校時脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供,則可以進行“慢校時”.</p><p><

48、b>　　表4校時開關的功能</b></p><p>　?。ㄈ﹄娐分兴玫闹饕肮δ芙榻B</p><p>　　在此電路中,用到的元器件有三塊四-2輸入與非門74LS00 、一塊六反相器74 LS04、兩個電容、兩個電阻以及兩個開關.</p><p>　?。?）四-2輸入與非門74LS00</p><p>　　集成邏輯門

49、是數(shù)字電路中應用十分廣泛最基本的一種器件,為了合理的使用和充分利用其性能,必須對它的主要參數(shù)和邏輯功能進行測試.74LS00與非門的主要參數(shù)為:</p><p>　　輸出高電平:指與非門有一個以上輸入端接地或接低電平時的輸出電平值.</p><p>　　輸出低電平:指與非門的所有輸入端均接高電平時的輸出電平值.</p><p>　　開門電平:指與非門輸出處于額定低電

50、平時允許輸入高電平的最小值.</p><p>　　關門電平:指與非門輸出處于高電平狀態(tài)時允許輸入低電平的最大值.</p><p>　　電壓傳輸特性:是指門的輸出電壓隨輸入電壓而變化的曲線,由它可以得到門電路的輸出高電平、輸出低電平、關門電平和開門電平等.</p><p>　　低電平的輸出電源電流:是指輸入所有端都懸空,輸出端空載時,電源提供器件的電流.</p&

51、gt;<p>　　高電平輸出電源電流:是指輸出端空載,每個門各有一個以上的輸入端接地,電源提供給器件的電流.</p><p>　　低電平輸入電流:是指被測輸入端接地,其余輸入端懸空時,由被測輸入端流出的電流值.</p><p>　　高電平輸入電流:指被測輸入端接高電平,其余輸入端接地,流入被測輸入端的電流值.</p><p>　　扇出系數(shù):門電路能驅動

52、同類門的個數(shù),它是衡量門電路負載能力的一個參數(shù),TTL與非門有兩種不同性質的負載,即灌電流負載和拉電流負載,因此有兩種扇出系數(shù).即低電平扇出系數(shù)和高電平扇出系數(shù).</p><p>　　4.2.1.4 譯碼與顯示電路</p><p>　?。ㄒ唬╇娐啡鐖D12所示</p><p>　　圖12 譯碼與顯示電路</p><p>　?。ǘ╇娐返墓ぷ髟?/p>

53、</p><p>　　譯碼器:譯碼是指把給定的代碼進行翻譯的過程,是編碼的相反過程.將輸入的代碼翻譯成相應的輸出信號以表示編碼時所賦予原意的電路.計數(shù)器采用的碼制不同,譯碼電路也不同.常用的集成譯碼器有二進制譯碼器、二—十制譯碼器和BCD—7段譯碼器,顯示模塊用來顯示計時模塊輸出的結果.74LS48驅動器是與8421BCD編碼計數(shù)器配合用的七段譯碼驅動器.74LS48配有燈測試LT、動態(tài)滅燈輸入RBI,滅燈輸入/

54、動態(tài)滅燈輸出BI/RBO,當LT=0時,74LS48出去全1.</p><p>　　顯示器:本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字,顯示器有兩種:共陽極顯示器和共陰極顯示器.74LS48譯碼器對應的顯示器是共陰極顯示器.</p><p>　　（三）對電路中的主要元件及功能介紹</p><p>　?。?）譯碼器74LS48</p><p>

55、;　　譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路.它的工作是把給定的代碼進行“翻譯”,變成相應的狀態(tài),使輸出通道中相應的信號輸出.譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途,不僅用于代碼的轉換、終端的數(shù)字顯示,還用于數(shù)字分配,存儲器尋址和組合控制信號等.譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類.在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS48,用74LS48把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g,再由七段數(shù)碼管顯示相應的數(shù).74LS48的管

56、腳圖如圖16．在管腳圖中,管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平起作用,作用分別為:</p><p>　　LT為燈測檢查,用LT可檢查七段顯示器各字段是否能正常被點燃.</p><p>　　BI是滅燈輸入,可以使顯示燈熄滅.</p><p>　　RBI是滅零輸入,可以按照需要將顯示的零予以熄滅．BI/RBO是共用輸出端,RBO稱為滅零輸出端,可以配合滅零輸出端RB

57、I,在多位十進制數(shù)表示時,把多余零位熄滅掉,以提高視圖的清晰度．也可用共陰譯碼器74LS248,CD4511.</p><p>　　圖13 74LS248管腳圖</p><p>　　（2）顯示器SM421050N</p><p>　　在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式,陰極必須接地．SM421050N的管腳功能圖如圖14.</p><p>

58、　　圖14 顯示器管腳圖</p><p>　　電路是由上面的以上的各個單元電路組成的．</p><p>　　4.2.2擴展功功能電路的設計</p><p>　　4.2.2.1整點報時電路的設計</p><p>　　由74HC30D和蜂鳴器組成,電路應在整點前10秒鐘內開始整點報時,當時間在59:50到59:59時,蜂鳴報時,電路如圖15．即當

59、時間在59分50秒到59分59秒期間時,報時電路報時控制信號.當時間在59分50秒到59分59秒期間時,分十位、分個位和秒十位均保持不變,分別為5、9和5,因此可將分計數(shù)器十位的Q2和Q0 、個位的Q3和Q0及秒計數(shù)器十位的Q2和Q0相與,從而產(chǎn)生報時控制信號.74HC30為8輸入與非門.</p><p><b>　　圖15整點報時電路</b></p><p><

60、;b>　　5總結</b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設計,我明白了一個道理:無論做什么事情,都必需養(yǎng)成嚴謹,認真,善思的工作作風.我這畢業(yè)設計由于我采用的是數(shù)字電路來實現(xiàn)的,所以電路較復雜,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多種設計方法.</p><p>　　通過這次設計,我還掌握了制作數(shù)字時鐘的一系列步驟,在這段時間里,我把本設計的整個電路設計好了,并且最終

61、完成了設計之初的目的,在此基礎上還進行了小小的擴展,并交孫老師檢查,還在實驗箱上調試了部分電路.</p><p>　　最后在我在制的印制板上都能很好的實現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的各相功能,都達到了預期的結果,并且很美觀.通過這次畢業(yè)設計,我又掌握了些元器件的用途以及它們的參數(shù)、性能.這次設計提高了我理論和實踐相結合的能力,增加了把理論用于實踐的興趣,同時也提高了我分析問題和解決問題的能力.沒有最好,只有更好.我相信通過這一

62、次的畢業(yè)設計之后,我以后會更加努力,用嚴謹?shù)目茖W態(tài)度去面對一切.克服困難,戰(zhàn)勝自我,超越自我.</p><p><b>　　附　錄</b></p><p><b>　　觸發(fā)器</b></p><p>　　1.按照電路的結構和工作特點的不同,觸發(fā)器可分為基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器.本設計主要偏重于邊沿觸發(fā)

63、器,它們各有特點.</p><p>　　1）基本觸發(fā)器:在這種電路中輸入信號是直接加到輸入端的,它是觸發(fā)器的基本觸發(fā)形式,是構成其它類型觸發(fā)器的基礎.</p><p>　　2)同步觸發(fā)器:在這種電路中輸入信號是通過控制門輸入的而管理控制門的信號是時鐘脈沖ck信號,只有在脈沖信號到來時,觸發(fā)器才能接受輸入信號,否則對電路不起作用.</p><p>　　3）主從觸發(fā)器:

64、為了克服同步觸發(fā)器的缺點,經(jīng)改進得到主從觸發(fā)器,在這種觸發(fā)器中,先把輸入信號送入主觸發(fā)器中,然后送入從觸發(fā)器并輸出,整個過程在時鐘脈沖下分布進行,具有主從控制的特點.</p><p>　　4）邊沿觸發(fā)器:為了進一步解決主從觸發(fā)器的缺點,出現(xiàn)了邊沿觸發(fā)器,這種觸發(fā)器只有在時鐘脈沖信號的上升沿或下降沿,輸入信號才能被接受,大大減少了被干擾的機會.</p><p>　　2.按在時鐘脈沖下邏輯功能

65、的不同,時鐘觸發(fā)器可分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T`觸發(fā)器等.</p><p>　　3.按照電路使用的開關元件的不同,可分為TTL觸發(fā)器和CMOS觸發(fā)器．</p><p>　　4.按照電路是否集成,分為分立元件觸發(fā)器和集成觸發(fā)器.</p><p><b>　　顯示譯碼器:</b></p><p>　　

66、七段顯示器,它由a~g七個光段,從0~9十個數(shù)碼將有其中不同的光段組合而成.半導體七段顯示器的每個光段都是一個發(fā)光二極管.</p><p>　　發(fā)光二極管和普通二極管一樣,具有單向導電性,當外加反向電壓時,處于截止狀態(tài);當外加正向電壓而且足夠大時,才處于導通狀態(tài),而當正向電流足夠大時才能發(fā)光.</p><p><b>　　如下圖所示:</b></p>&

67、lt;p><b>　　圖16 發(fā)光二極管</b></p><p>　　發(fā)光二極管的驅動電路,其中門電路均為集電極開路門（OC）.當門處于導通狀態(tài)（即輸出為低電平）時,發(fā)光二極管因正向電壓太低而不可能發(fā)光;當門處于截止狀態(tài)時（即輸出電平為高電平）時,只要電阻R取值得當,發(fā)光二極管就會有足夠大的正向電流而發(fā)光,可見該電路為高電平驅動.</p><p>　　當門電路處

68、于導通狀態(tài)（即輸處為低電平）時,只要電阻R取值得當,發(fā)光二極管就會有足夠的正向電流,因而發(fā)光;當處于截止狀態(tài)（即輸處為高電平）時,發(fā)光二極管正向電壓過小不足以使其導通,因而不會發(fā)光.則該電平為低電平驅動.</p><p>　　集成十進制異步計數(shù)器74LS90的功能:</p><p>　　(1)異步清零功能．當R0=R0(2),R0(1)=0時,若R9=R9(1),R9(2)=0時,則計數(shù)器

69、清零,并與CK無關.</p><p>　　(2)異步置9功能．當R0=R0(2),R0(1)=1時,計數(shù)器置9,即被置成1001的狀態(tài),置9功能也于CK無關.</p><p>　　(3)計數(shù)功能,當R0=0,R9=0時計數(shù)器計數(shù)．根據(jù)不同接法,還可實現(xiàn)二進制、五進制.</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p>&

70、lt;p>　　[1]康華光.電子技術基礎.數(shù)字部分 北京:高等教育出版社,2000</p><p>　　[2]顧永杰.電工電子技術實訓教程.上海:上海交通大學出版社,1999 </p><p>　　[3]陳小虎.電工實習（I）.北京:中國電力出版社,1996</p><p>　　[4]焦輜厚.電子工藝實習教程.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1993</p

71、><p>　　[5]陳 堅.電力電子學[M].北京:高等教育出版社,2002</p><p>　　[6]宋春榮.通用集成電路速查手冊.山東科學技術出版社,1995</p><p>　　[7]高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計.電子工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[8]呂思忠.數(shù)子電路實驗與課程設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社,2001<

72、/p><p>　　[9]謝自美.電子線路設計、實驗、測試.華中理工大學出版社,2000</p><p>　　[10]王琉銀.脈沖與數(shù)字電路.高等教育出版,1985</p><p>　　[11][美]M.Morris Mano.Digital Design.北京:高等教育出版社,2002</p><p>　　[12][美] JohnM Yarbro

73、ugh .DIGITAL LOGIC APPLICATIONS AND DESIGN.北京:機械工業(yè)出版社,2002</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設計完成了,在這個過程中我學到了很多東西.首先我要感謝我的指導老師王法社老師,他在我完成論文的過程中,給予了我很大的幫助.在論文開始的初期,我對于論文的結構以及文獻選取等方面都有很多

74、問題,整體構思不是很明確,段落層次也不是很清晰,老師詳細給我分析論文的寫作過程,從論文的題目,論文的內容,論文的脈絡,都給我詳細的指導.在我論文的進展過程中,老師也及時給我解決疑惑,并且監(jiān)督我論文的進展過程,非常感謝!但是慚愧的是,我沒有及時完成任務,論文也時有偏差出現(xiàn),經(jīng)過了曲折的過程,老師也耐心的給我激勵,非常感謝!</p><p>　　我想,畢業(yè)論文的過程不僅僅是一個完成一篇論文的過程,而是一個端正態(tài)度的過