第一篇：陳忠華課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-數(shù)字電子鐘

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

一、設(shè)計(jì)題目

數(shù)字電子鐘

二、設(shè)計(jì)任務(wù)

1.能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)功能，分別由6個(gè)數(shù)碼管顯示24h、60min、60s。

2.分別由三個(gè)鍵控制進(jìn)行校時(shí)、校分、秒清零功能。

3.有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。

三、設(shè)計(jì)計(jì)劃

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)共1周。

第1天：選題，查資料；

第2天：方案分析比較，確定設(shè)計(jì)方案；

第3～4天：電路原理設(shè)計(jì)與電路仿真；

第5天：編寫整理設(shè)計(jì)報(bào)告書。

四、設(shè)計(jì)要求

1.畫出整體電路圖。

2.對(duì)所設(shè)計(jì)的電路全部或部分進(jìn)行仿真，使之達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)要求。

3.寫出符合設(shè)計(jì)格式要求的設(shè)計(jì)報(bào)告書。

指導(dǎo)教師：

時(shí)間：年月日

第二篇：數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

題 目： 數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)

專 業(yè)：班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：

電氣工程及其自動(dòng)化 電氣10-5 曹慶春 1

1001150103

目錄

1.綜述……………………………………………………………………1 2.電路組成………………………………………………………………2 2.1電路原理組成………………………………………………………2 2.2振蕩電路……………………………………………………………3 2.3分頻電路……………………………………………………………4 2.4計(jì)數(shù)電路……………………………………………………………5 2.4.1二十四進(jìn)制的實(shí)現(xiàn)………………………………………………5 2.4.2六十進(jìn)制的實(shí)現(xiàn)…………………………………………………5 2.5譯碼與顯示電路……………………………………………………6 2.6校時(shí)電路……………………………………………………………7 2.7報(bào)時(shí)電路……………………………………………………………8 3.整體電路圖…………………………………………………………10 4.結(jié)論…………………………………………………………………13 5.心得體會(huì)……………………………………………………………14 6.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………15

1.綜述

數(shù)字電子鐘主要分為數(shù)碼顯示器，60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，頻率振蕩器和校時(shí)報(bào)時(shí)這幾個(gè)部分。數(shù)字電子鐘要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，七段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)器需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，60進(jìn)制、24進(jìn)制可以采用74LS160計(jì)數(shù)器構(gòu)成。秒信號(hào)可以由555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖并分頻為1Hz。

2.1電路的組成原理

數(shù)字鐘它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器、分頻器組成。秒信號(hào)是整個(gè)系統(tǒng)的基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，本設(shè)計(jì)采用555振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，圖示為數(shù)字電子鐘鐘的一般構(gòu)成框圖。

圖2.1 數(shù)字電子鐘的結(jié)構(gòu)圖

2.2振蕩電路

數(shù)字電路中的時(shí)鐘是由振蕩器產(chǎn)生的，振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。

本設(shè)計(jì)采用555構(gòu)成的自激多諧振蕩器通過(guò)調(diào)節(jié)電阻值產(chǎn)生1000Hz的高頻信號(hào)。由

f?11T??R1?2R2?Cln2，設(shè)C?0.01uF,可得R1?5.1k?,R2?70k?.從而產(chǎn)生f?1000Hz的信號(hào)。

2.3分頻電路

要精確輸出1Hz脈沖，對(duì)電容和電阻的數(shù)值精度要求很高，所以輸出脈沖不夠準(zhǔn)確也不夠穩(wěn)定。用555直接產(chǎn)生1Hz的信號(hào)不準(zhǔn)確，所以用其先產(chǎn)生f?1000Hz的高頻信號(hào)，在經(jīng)過(guò)1000分頻的分頻電路產(chǎn)生1Hz的秒脈沖，這樣做可以保證秒信號(hào)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。分頻器是三個(gè)用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)脈沖，這樣一片74LS90就可以起分頻作用，三個(gè)74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻電路，輸出的便是1Hz的信號(hào)，從而可以實(shí)現(xiàn)秒脈沖的產(chǎn)生。

圖2.3 千分頻器

分頻電路產(chǎn)生的1Hz秒脈沖：

圖2.4 分頻過(guò)后的秒脈沖

2.4計(jì)數(shù)電路

數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路是用兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路和一個(gè)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路可以用反饋清零法。當(dāng)技術(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖來(lái)到時(shí)，反饋信號(hào)將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的循環(huán)計(jì)數(shù)。用74LS160實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制與二十四進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路。

2.4.1時(shí)計(jì)數(shù)器：用兩片74LS160串行進(jìn)位實(shí)現(xiàn)二十四進(jìn)制

圖2.5 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器

2.4.2分、秒計(jì)數(shù)器：用四片74LS160串行進(jìn)位分別實(shí)現(xiàn)兩片六十進(jìn)制

圖2.6 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

2.5譯碼與顯示電路

譯碼與顯示電路如圖，譯碼是編碼的相反過(guò)程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二—十進(jìn)制譯碼器和BCD—7段譯碼器。

本設(shè)計(jì)用74LS47D作為譯碼器與七段數(shù)碼管相連接。譯碼與顯示電路連接原理圖：

圖2.7 譯碼與七段數(shù)碼管接線圖

秒計(jì)數(shù)數(shù)碼顯示：

圖2.8 秒計(jì)數(shù)顯示圖

2.6校時(shí)電路

校時(shí)電路如圖瑣事，用到的元器件有三個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1，在設(shè)計(jì)中使用1、2、3腳。腳1接從分頻器出來(lái)的1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖，腳2接正常的進(jìn)位脈沖，腳3接輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK。當(dāng)正常工作時(shí)將開(kāi)關(guān)打到2，進(jìn)行正常的計(jì)數(shù)，即校時(shí)時(shí)不影響正常計(jì)數(shù)。

圖2.9 單刀雙擲開(kāi)關(guān)圖

下圖示為分校時(shí)電路：

圖2.10 分校時(shí)電路

2.7報(bào)時(shí)電路

2.7.1蜂鳴器工作原理圖：

給高電平工作通過(guò)調(diào)節(jié)蜂鳴器的頻率與電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的聲音的大小與品質(zhì)。

圖2.11 蜂鳴器接線圖

2.7.2報(bào)時(shí)電路圖

電路應(yīng)在整點(diǎn)前5秒開(kāi)始報(bào)時(shí)，即在59分55秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路控制信號(hào)。

當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位保持不變，分別為5、9、5，因此可將計(jì)數(shù)器十位的Qc和Qa，個(gè)位的Qd和Qa及秒計(jì)數(shù)器十位的Qa和Qc相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。

由于與門容易產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，故采用與非門和非門串接。電路如下圖所示：

圖2.12 報(bào)時(shí)電路示意圖

由于使用的是TTL門電路，所以允許懸空。

圖2.13 報(bào)時(shí)電路實(shí)際接線圖

3.整體電路圖 3.1 進(jìn)位脈沖

圖3.1 進(jìn)位脈沖

圖3.2整體電路圖

圖3.3 秒計(jì)數(shù)與報(bào)時(shí)電路整體電路圖

圖3.4 秒計(jì)數(shù)與報(bào)時(shí)電路整體電路圖

圖3.5 分計(jì)數(shù)整體電路圖

結(jié)論

數(shù)字電子鐘的實(shí)現(xiàn)方法很多，根據(jù)我所學(xué)的知識(shí)，選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)器和振蕩電路來(lái)控制其信號(hào)的穩(wěn)定性。數(shù)字電子鐘電路的振蕩電路，分頻電路，計(jì)數(shù)器電路，譯碼與數(shù)碼管顯示電路，校時(shí)電路，報(bào)時(shí)電路都是息息相關(guān)的。其中每一個(gè)部分都得做到準(zhǔn)確性來(lái)保證數(shù)字電子鐘的精確性。本設(shè)計(jì)采用555多諧振蕩產(chǎn)生1000Hz信號(hào)，在經(jīng)過(guò)分頻器產(chǎn)生1Hz的秒信號(hào)，其實(shí)采用石英晶振振蕩電路，這樣產(chǎn)生的信號(hào)更加的穩(wěn)定與精確。

課程設(shè)計(jì)體會(huì)

這學(xué)期期末我們做了數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的是數(shù)字電子鐘。個(gè)人覺(jué)得這是一次將理論應(yīng)用與實(shí)踐的活動(dòng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅鍛煉了我們積極思考的好習(xí)慣，而且培養(yǎng)了我們一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神。

由于擁有模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的理論知識(shí)，加之這次的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)以往的一些知識(shí)有了更深入的理解。

我在設(shè)計(jì)過(guò)程中認(rèn)真的翻閱大量的書籍，去網(wǎng)上搜尋資料，在看了很多思路之后形成了一套我自己的思路。所謂博覽群書，而后了然于胸。一旦形成了自己的思路，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以說(shuō)是得心應(yīng)手，泉思涌動(dòng)。當(dāng)然在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了Multism這個(gè)軟件進(jìn)行仿真，感覺(jué)用的挺好的，仿真是數(shù)字電子鐘運(yùn)行的良好。我感覺(jué)這增強(qiáng)了我以后設(shè)計(jì)的信心，我也喜歡上了設(shè)計(jì)，很好的培養(yǎng)了我對(duì)設(shè)計(jì)的興趣，啟蒙了我。I will remember it forever！

參考文獻(xiàn)及資料

【1】Multism9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用/董玉冰主編.—北京：清華大學(xué)出版社，2008.11 【2】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)/閻石主編；清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.5 【3】模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)/童詩(shī)白，華成英主編；清華大學(xué)電子教學(xué)教研組編.—4版.—北京：高等教育出版社，2006.5 【4】數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐/吳慎山主編.—北京：電子工業(yè)出版社，2011.4 【5】Multism7電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用/熊偉等主編.—北京：清華大學(xué)出版社，2005.7 【6】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)/范文兵主編.—北京：清華大學(xué)出版社，2007.12 【7】數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)/候傳教等編.—北京：電子工業(yè)出版社，2009.7 【8】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程/張秀娟，薛慶軍主編.—北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.10

第三篇：數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)

目錄

一． 引言???????????????????????2

二． 課程設(shè)計(jì)目的???????????????????2

三． 設(shè)計(jì)所需要的器材?????????????????2

四． 課程設(shè)計(jì)原理???????????????????2

五． 課程設(shè)計(jì)各個(gè)部分模塊的介紹????????????2

1.振蕩器????????????????????????????2.2.分頻器????????????????????????????3.3.計(jì)數(shù)器???????? ????????????????????3.4．譯碼器????????????????????????????3

5.顯示器????????????????????????????4

6.正點(diǎn)報(bào)時(shí)的擴(kuò)展電路??????????????????????4

六．設(shè)計(jì)總結(jié)??????????????????????4

七．心得體會(huì)??????????????????????4

八．各部分電路圖???????????????????5—8

九．總電路圖?????????????????????.9

一．引言

當(dāng)今時(shí)代，電子技術(shù)迅猛發(fā)展，各種各樣的電子產(chǎn)品也相繼出現(xiàn)，數(shù)字電子鐘也應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字電子鐘能夠?qū)r(shí)間以數(shù)字的形式直觀地展現(xiàn)出來(lái)，讓人們更加清楚地掌握時(shí)間，因此備受人們的青睞。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以“時(shí)”、“分”、“秒”的形式直觀地顯示時(shí)間。它已成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚囊徊糠郑瑥V泛地應(yīng)用在各家各戶以及車站等公共場(chǎng)所，數(shù)字鐘的廣泛應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展,使得數(shù)字電子鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 而且具有較好報(bào)時(shí)功能。本設(shè)計(jì)采用各種集成電路，進(jìn)行了一個(gè)具有正點(diǎn)報(bào)時(shí)功能的數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)。由于本人能力有限，設(shè)計(jì)中如有不足之處，還請(qǐng)老師批評(píng)指正。

二．課程設(shè)計(jì)目的1.獨(dú)立完成一個(gè)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)；

2.了解和掌握用數(shù)字集成電路來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的基本原理和方法；

3.掌握N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與并了解一些常用的電子芯片的功能；

4.進(jìn)一步鞏固所學(xué)到的理論知識(shí)，并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題；

三．設(shè)計(jì)所需要的器材

1.555定時(shí)器一個(gè)

2.電阻：2K、10K、5.1K、0.3K各一個(gè)；1K電阻42個(gè)

3.電容：0.1ūF、0.01ūF各一個(gè)

4.芯片：74LS90（三個(gè)）、74LS161(兩個(gè))CD4518一個(gè)、CD4511（六個(gè)）

5.共陰極七段顯示器（六個(gè)）

6.喇叭1個(gè)

四．課程設(shè)計(jì)原理

數(shù)字鐘是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器以及具有正點(diǎn)報(bào)時(shí)功能的擴(kuò)展電路所構(gòu)成的。

欲設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，首先應(yīng)該有一個(gè)脈沖源（能夠自動(dòng)的產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖信號(hào)），即為振蕩器；但是一般脈沖源所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的頻率較高，所以，就需要使用分頻器對(duì)其進(jìn)行分頻，從而得到適合用來(lái)計(jì)時(shí)的秒脈沖信號(hào)，即頻率為1Hz的秒脈沖信號(hào)；經(jīng)過(guò)分頻器輸出的秒脈沖信號(hào)，再進(jìn)入計(jì)數(shù)器當(dāng)中進(jìn)行計(jì)數(shù)，又由于在計(jì)數(shù)時(shí)，北京時(shí)間規(guī)定60秒為一分鐘，60分鐘為一小時(shí)，24小時(shí)為一天，因此就需要兩個(gè)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器和一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完畢后再經(jīng)過(guò)譯碼器進(jìn)行譯碼；最后在顯示器中將累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的形式顯示出來(lái)。能夠正點(diǎn)報(bào)時(shí)的擴(kuò)展電路完成了對(duì)整時(shí)的提示，使人們能夠更清楚地掌握時(shí)間。圖1為數(shù)字鐘的邏輯框圖。

五．課程設(shè)計(jì)各個(gè)部分模塊的介紹

1.振蕩器

振蕩器的精確度和穩(wěn)定性對(duì)電子鐘的質(zhì)量影響最大，石英晶體振蕩器具有震

蕩頻率準(zhǔn)確、頻率容易調(diào)整且電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但一般來(lái)講，如果振蕩器的頻率和其計(jì)時(shí)精度越高，則其耗電量越大。555定時(shí)器是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電路，功能靈活，所以本設(shè)計(jì)采用由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。555定時(shí)器由電阻分壓器、比較器、基本RS觸發(fā)器、雙極型三極管T和輸出緩沖器組成，其外部有八個(gè)引腳，第8腳為電源端，第1腳為接地端，第3腳為輸出端，第4腳為直接復(fù)位端，第5腳為控制電壓輸入端，第6腳為復(fù)位控制端，第2腳為置位控制端，第7腳為放電端。圖2為由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器的電路圖，圖3為555定時(shí)器的引腳圖。R為可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)R1時(shí)可以得到相應(yīng)頻率的信號(hào)輸出。

2.分頻器

由于振蕩器所產(chǎn)生的信號(hào)頻率很高，因此需要由分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻率的調(diào)整，從而得到頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74LS90來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而得到設(shè)計(jì)所需要的秒脈沖信號(hào)，其電路圖如圖4所示。

3.計(jì)數(shù)器

“秒”和“分”計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)六級(jí)計(jì)數(shù)器以后，分別得到“秒”的個(gè)位、十位，“分”的個(gè)位、十位，“時(shí)”的個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)。

60進(jìn)制計(jì)數(shù)：“秒”和“分”的計(jì)數(shù)都需要60進(jìn)制，本設(shè)計(jì)根據(jù)《電子技術(shù)》課本中提到的知識(shí)，采用兩片74LS161組成256進(jìn)制計(jì)數(shù)器后再用反饋歸零法來(lái)組成60進(jìn)制計(jì)數(shù)，其中，“秒”十位是六進(jìn)制，“秒”個(gè)位是十進(jìn)制其電路圖如圖5所示。74LS161芯片的引腳排列圖和邏輯功能示意圖如圖6所示。圖中C是輸入計(jì)數(shù)脈沖，CR非是清零端，LD非是置數(shù)端，CTp和CTt是計(jì)數(shù)工作狀態(tài)控制端，D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，CO是進(jìn)位信號(hào)輸出端，Q0～Q3是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端。

24進(jìn)制計(jì)數(shù)：“時(shí)”的計(jì)數(shù)是24進(jìn)制計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)采用CD4518來(lái)實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)，CD4518是一個(gè)同步加法計(jì)數(shù)器，在一個(gè)封裝中含有兩個(gè)可互換二/十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其功能引腳分別為1～7和9～{15}.該CD4518計(jì)數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳；9腳或10腳），4路BCD碼信號(hào)輸出（3腳～6腳；{11}腳～{14}腳）。完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)的電路圖如圖7所示，CD4518的引腳圖如圖8所示。

4．譯碼器

我們?cè)谛滦^(qū)做電子試驗(yàn)時(shí)，在“譯碼器及其應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)中曾用到芯片CD4511，對(duì)其較為熟悉，因此本設(shè)計(jì)采用數(shù)字顯示譯碼器CD4511，來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器傳來(lái)的信號(hào)的譯碼功能。譯碼是編碼的逆過(guò)程，即，將給定的代碼進(jìn)行翻譯的過(guò)程。當(dāng)計(jì)數(shù)器所采用的碼制不同時(shí)，譯碼電路也會(huì)隨之不同。CD4511內(nèi)接有

上拉電阻，故只需在輸入端與數(shù)碼管筆段之間傳入限流電阻即可工作。其特點(diǎn)為：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的引腳圖如圖9所示。

5顯示器

本設(shè)計(jì)用七段發(fā)光二極管來(lái)顯示譯碼器所輸出的數(shù)字，顯示器有共陽(yáng)極顯示器和共陰極顯示器兩種，而74LS48譯碼器所對(duì)應(yīng)的顯示器是共陰極（接地）顯示器。LED7段顯示器的外形圖及二極管的連接方式如圖10所示。

6.正點(diǎn)報(bào)時(shí)的擴(kuò)展電路

該正點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能為：最外端對(duì)其安裝一個(gè)喇叭，每當(dāng)正點(diǎn)到來(lái)時(shí)，按4次低音和一次高音的順序發(fā)出間斷聲響，最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻正好是正點(diǎn)。設(shè)聲響為一秒鐘，則相鄰聲響時(shí)刻為2秒，則低音發(fā)聲時(shí)刻分別為59分51秒、53秒、55秒、57秒，高音發(fā)聲時(shí)刻為59分59秒，由此可定出每次聲響的時(shí)刻。部分門電路控制音響，輸入有時(shí)、分的各相應(yīng)位的控制組合。設(shè)高低音頻率分別為512Hz和1024Hz。其電路圖如圖11所示。

六．設(shè)計(jì)總結(jié)

本數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器和正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路所組成。但本設(shè)計(jì)電路的缺點(diǎn)是：沒(méi)有設(shè)計(jì)校時(shí)電路，即據(jù)該方案進(jìn)行生產(chǎn)得到的產(chǎn)品并無(wú)校時(shí)功能；且其只能正點(diǎn)報(bào)時(shí)，而不能報(bào)整時(shí)數(shù)。該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是：采用北京時(shí)間計(jì)時(shí)，直接將時(shí)間以數(shù)字形式表現(xiàn)出來(lái)、精確度較高、走時(shí)穩(wěn)定、使用方便、且它具有正點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。本設(shè)計(jì)采用有集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器組成，由它得到高頻信號(hào)；再將此信號(hào)傳至由3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器74LS90相串聯(lián)得到的分頻器中，從而得到我們計(jì)時(shí)所需要的秒信號(hào)（頻率為1Hz的秒信號(hào)）；之后再將該信號(hào)傳至計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響數(shù)字表的準(zhǔn)確，且計(jì)數(shù)器部分是我們《電子技術(shù)》課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，計(jì)數(shù)器包括兩部分，即24進(jìn)制計(jì)數(shù)和60進(jìn)制計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)24進(jìn)制計(jì)數(shù)采用CD4518來(lái)實(shí)現(xiàn)，60進(jìn)制采用我們《電子技術(shù)》課本上學(xué)到的方法：采用兩片74LS161組成256進(jìn)制計(jì)數(shù)器后再用反饋歸零法來(lái)組成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器；經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)數(shù)后，再將信號(hào)傳至譯碼器，由于我們?cè)谛滦^(qū)做電子試驗(yàn)時(shí)，在“譯碼器及其應(yīng)用”試驗(yàn)中曾用到芯片CD4511，故本設(shè)計(jì)采用顯示譯碼器CD4511,來(lái)進(jìn)行對(duì)來(lái)自計(jì)數(shù)器信號(hào)的譯碼（需要在輸入端與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻）；最后將時(shí)間以數(shù)字形式體現(xiàn)在顯示器上，顯示器由七段發(fā)光二極管采用共陰極接法組成；本設(shè)計(jì)還有一個(gè)能夠正點(diǎn)報(bào)時(shí)的擴(kuò)展電路，它的功能是每當(dāng)正點(diǎn)到來(lái)時(shí)，按4次低音和一次高音的順序發(fā)出間斷聲響，它由組合邏輯電路組成。其總電路圖如圖12所示。

七．心得體會(huì)

通過(guò)這次對(duì)數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我覺(jué)著最大的收獲就是增強(qiáng)了自己獨(dú)立收集資料的能力，鍛煉了自己獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。雖然我們至此已經(jīng)完成了本學(xué)期對(duì)電子技術(shù)課程（模電部分和數(shù)電部分）的學(xué)習(xí)，但在本次課設(shè)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中仍然遇到了很多未曾想到的問(wèn)題。實(shí)際操作是我們的目的，而理論知識(shí)是我們實(shí)際操作的基礎(chǔ)，這使我更加體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，同時(shí)也增加了自己解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)電路的過(guò)程、對(duì)各個(gè)分塊電路的工作原理和功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程都有了更加清楚的了解。同時(shí)對(duì)所學(xué)到的理論知識(shí)有了更近一部的理解（尤其是計(jì)數(shù)器部分）。

此外，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，使得我對(duì)word等應(yīng)用軟件的應(yīng)用能力有了更進(jìn)一步的提高，為以后的工作和日常生活中的應(yīng)用打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。

八．各部分電路圖如下：

第四篇：課程設(shè)計(jì)_數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

目 錄

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 2．實(shí)驗(yàn)題目描述和要求 …………………………………………………………2 3．設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容…………………………………………………………………2 3.1實(shí)驗(yàn)名稱………………………………………………………………………2 3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 3.3實(shí)驗(yàn)器材及主要器件…………………………………………………………2 3.4數(shù)字電子鐘基本原理…………………………………………………………3 3.5數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇…………………………3-8 3.6數(shù)字電子鐘電路圖……………………………………………………………9 3.7數(shù)字電子鐘的組裝與調(diào)試……………………………………………………9 4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論………………………………………………………………………9 5．實(shí)驗(yàn)心得………………………………………………………………………10

參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………10

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

一 簡(jiǎn)述

數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒，分，時(shí)，日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確，顯示直觀，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用：小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站，碼頭，機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電子鐘。

數(shù)字電子鐘的電路組成框圖如圖所示

由圖可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘有以下幾部分構(gòu)成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時(shí)電路；六十進(jìn)制秒，分計(jì)數(shù)器及24進(jìn)制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器；以及秒分時(shí)的譯碼顯示部分等。

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

※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； ※培養(yǎng)書寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。

2．實(shí)驗(yàn)題目描述和要求

（1）設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒”（24小時(shí)59分59秒）顯示，且有校時(shí)功能的電子鐘； 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

（2）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行組裝、調(diào)試；（3）畫出框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告；

（4）選做：整點(diǎn)報(bào)時(shí)。在59分51秒、53秒、55秒、57秒輸出500Hz音頻信號(hào)，在59分59秒時(shí)輸出1000Hz信號(hào)，音頻持續(xù)1s，在1000Hz音頻結(jié)束時(shí)刻為整點(diǎn)。3．設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 3.1實(shí)驗(yàn)名稱 數(shù)字電子鐘 3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

·掌握數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法； ·熟悉集成電路的使用方法。3.3實(shí)驗(yàn)器材及主要器件（1）cc40192（6片）（2）cc4011（6片）（3）74LS2O（2片）（4）共陰七段顯示器（6片）（5）電阻、電容、導(dǎo)線等（若干）

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

3.4數(shù)字電子鐘基本原理

數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖3-4所示。它由555集成芯片構(gòu)成的振蕩電路、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。555集成芯片構(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。

圖

3-4

3.5數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇

（一）計(jì)數(shù)器

秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)6級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)?！懊搿薄胺帧庇?jì)數(shù)器為六十進(jìn)制，小時(shí)為二十四進(jìn)制。（1）六十進(jìn)制計(jì)數(shù)

由分頻器來(lái)的秒脈沖信號(hào)，首先送到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)秒數(shù)目的累加，并達(dá)到60秒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，所以，選用兩片cc40192和一片cc4011組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。其中，“秒”十位是六進(jìn)制，“秒”個(gè)位是十進(jìn)制。如圖3-4-3-1所示。數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

圖3-4-3-1所示（60進(jìn)制計(jì)數(shù)構(gòu)造）

（2）二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)

“12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)器是按照“01——02——03——??——22——23——00——01——02——??”規(guī)律計(jì)數(shù)的，這與日常生活中的計(jì)時(shí)規(guī)律相同。在此實(shí)驗(yàn)中，它是由兩片cc40192和一片cc4011構(gòu)造成的同步二十四計(jì)數(shù)器，利用異步清零端實(shí)現(xiàn)起從23——00的翻轉(zhuǎn)，其中“24”為過(guò)渡狀態(tài)不顯示。其中，“時(shí)”十位是3進(jìn)制，“時(shí)”個(gè)位是十進(jìn)制。如圖3-4-3-2所示.5 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

如圖3-4-3-2所示.（二）顯示器

本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來(lái)顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽(yáng)極顯示器或共陰極顯示器。74LS48譯碼器對(duì)應(yīng)的顯示器是共陰極顯示器。

（三）校時(shí)電路

當(dāng)數(shù)字鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校正時(shí)間。校時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”“分”“秒”的校準(zhǔn)。在電路中設(shè)有正常計(jì)時(shí)和校對(duì)位置。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“時(shí)”“分”的校對(duì)。對(duì)校時(shí)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)。需要注意的時(shí)，校時(shí)電路是由與非門構(gòu)成的組合邏輯電路，開(kāi)關(guān)S1或S2為“0”或“1”時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，為防止這一情況的發(fā)生我在原本接校時(shí)脈沖的端口接到了實(shí)驗(yàn)裝置的“單次脈沖”端口，這樣既時(shí)限內(nèi)了防抖動(dòng)，又可以利用手動(dòng)操作來(lái)完成校時(shí)。

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

校時(shí)電路圖

（四）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

數(shù)字鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)是最基本的功能之一。實(shí)驗(yàn)要求的是在離整點(diǎn)差10秒時(shí)，每隔一秒鳴叫一次，每次持續(xù)時(shí)間為一秒，共響5次，前4次為低音500Hz，最后一聲為高音1000Hz。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路如圖6所示。

整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路主要由控制門電路和音響電路兩部分組成。

1、控制門電路部分：

由11個(gè)與非門組成。圖中與非門的輸入信號(hào)Q4、Q3、Q2、Q1、分別表示“分十位”、“分個(gè)位”、“秒十位”、“秒個(gè)位”的狀態(tài)，下標(biāo)中的D、C、B、A分別表示組成計(jì)數(shù)器的四個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)。

由上圖可以看出： Y1=QC4*QA4*QD3*QA3 Y2=Y1*QC2*QA 2

（即QC4QA4=101）、分個(gè)位為9（即QD3QA3=1001）、秒十 以上二式表示當(dāng)分十位為5位為5（即QC2QA2=101）時(shí)，即59分50秒時(shí)發(fā)出控制信號(hào)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)字鐘電路要求在59分51秒、53秒、55秒、59秒時(shí)各鳴叫一次。

當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到59分50秒時(shí)，分、秒計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：

QD4QC4QB4QA4=0101（分十位）QD3QC3QB3QA3=1001（分個(gè)位）QD2QC2QB2QA2=0101（秒十位）QD1QC1QB1QA1=0000（秒個(gè)位）

前四聲計(jì)數(shù)器狀態(tài)發(fā)生在59分51秒至59分58秒之間。因此，只有秒個(gè)位的狀態(tài)發(fā)生變化，而其他計(jì)數(shù)器的狀態(tài)無(wú)需變化，所以可保持不變。數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

此時(shí) QC4=QA4=QD3=QA3=QC2=QA2=1不變，將它們相與即得Y2。

而51秒、53秒、55秒、57，59秒時(shí)的秒計(jì)數(shù)器個(gè)位狀態(tài)分別為

QD1QC1QB1QA1=0001（51秒）QD1QC1QB1QA1=0011（53秒）QD1QC1QB1QA1=0101（55秒）QD1QC1QB1QA1=0111（57秒）

并根據(jù)需要，前四聲為低，則接如500Hz的脈沖信號(hào)。最后一聲的各計(jì)數(shù)器狀態(tài)分別如下：

QD4QC4QB4QA4=0000（分十位）QD3QC3QB3QA3=0000（分個(gè)位）QD2QC2QB2QA2=0000（秒十位）QD1QC1QB1QA1=0000（秒個(gè)位）

即只須將分進(jìn)位信號(hào)和1KHz的脈沖信號(hào)接入即可。如圖4-2-4所示

如圖4-2-4所示（圖中報(bào)警器用指示燈來(lái)表示）

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

3.6數(shù)字電子鐘電路圖

3.7數(shù)字電子鐘的組裝與調(diào)試

由圖中所示的數(shù)字中系統(tǒng)組成框圖按照信號(hào)的流向分級(jí)安裝，逐級(jí)級(jí)聯(lián)。這里的每一級(jí)是指組成數(shù)字中的各個(gè)功能電路。

級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)時(shí)序配合不同步，或劍鋒脈沖干擾，引起的邏輯混亂，可以增加多級(jí)邏輯門來(lái)延時(shí)。如果顯示字符變化很快，模糊不清，可能是由于電源電流的跳變引起的，可在集成電路器件的電源端Vcc加退藕濾波電容。通常用幾十微法的大電容與0.01μF的小電容相并聯(lián)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的24小時(shí)制的數(shù)字電子時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了一下基本功能：

1.能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。

2.能實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，并分別在51秒、53秒、55秒、57秒、59秒實(shí)現(xiàn)了“四短一長(zhǎng)”的報(bào)時(shí)效果。

3.能定時(shí)控制，且能驚醒校正時(shí)間（通過(guò)開(kāi)關(guān)調(diào)時(shí)、分）。數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告.實(shí)驗(yàn)心得

通過(guò)這次數(shù)字電子鐘的課程設(shè)計(jì)，我們才把學(xué)到的東西與實(shí)踐相結(jié)合。從中對(duì)我們學(xué)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解，而且更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問(wèn)題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意那些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。

另外，我還漸漸熟悉了mutisim這個(gè)仿真軟件的各個(gè)功能，讓我體會(huì)到了期中的樂(lè)趣，還在電腦制作文檔的過(guò)程中，使我對(duì)辦公軟件有了更進(jìn)一步的了解和掌握。

參考文獻(xiàn)

1.現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社.2.模擬電子技術(shù)（修訂版）清華大學(xué)出版社 北京交通大學(xué)出版社 3.模擬電子技術(shù)教程 電子工業(yè)出版社

5.朱定華主編.電子電路測(cè)試與實(shí)驗(yàn).北京：清華大學(xué)出版社，2004.10

第五篇：數(shù)電課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘報(bào)告

武漢紡織大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

題目：

時(shí)間：

院校：

班級(jí)： 組員：

數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作 09-10學(xué)年 武漢紡織大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

一． 設(shè)計(jì)目的

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。

因此，我們此次設(shè)計(jì)與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘.而且通過(guò)數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法.二．實(shí)現(xiàn)功能

1．要求內(nèi)容

1）時(shí)以24為周期 2）分和秒以60為周期 3）能顯示時(shí)、分、秒

4）具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

2.發(fā)揮內(nèi)容

1）星期的顯示

2）計(jì)時(shí)過(guò)程具有報(bào)時(shí)功能

三．元器件

1．洞洞板2塊

2．0.47uF電容1個(gè) 3．100nF電容1個(gè)

4．共陰八段數(shù)碼管7個(gè) 5．網(wǎng)絡(luò)線10米

6．CD4511集成塊7塊 7．CD4060集成塊1塊 8．74HC390集成塊4塊 9．74HC51集成塊1塊

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10．74HC00集成塊4塊 11．74HC30集成塊1塊 12．10MΩ電阻5個(gè) 13．74HC00集成塊4塊 14．L7805三端穩(wěn)壓管1個(gè) 15．30pF瓷片電容2個(gè) 16．9V電池1塊

17．單刀雙擲開(kāi)關(guān)2個(gè) 18．單刀單置開(kāi)關(guān)1個(gè) 19．74HC10集成塊1塊

各個(gè)芯片引腳圖 1． CD74HC390

2．L7805穩(wěn)壓管

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3． CD4060

4． CD4511

5．74HC10

6．74HC30

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7．74HC51

8．74HC00

四、原理框圖

1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成

數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不

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可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。

（a）數(shù)字鐘組成框圖

2． 晶體振蕩與分頻電路

（b）晶體振蕩器

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32.768KHz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字

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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。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ＴＴＬ門電路構(gòu)成；另一類是通過(guò)ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計(jì)采用了后一種。如圖（b）所示，無(wú)源晶震、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，CD4060實(shí)現(xiàn)分頻。值得注意的是無(wú)源晶振是沒(méi)有極性的，與電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確

晶體XTAL的頻率選為32.768KHZ.該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì),其頻率較低,有利于減少分頻器級(jí)數(shù).從有關(guān)手冊(cè)中,可查得C1,C2均為30pF.當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí),還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施.由于CMOS電路的輸入阻抗極高,因此反饋電阻R可選為10MΩ.較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性.2HZ

1HZ

（c）二分頻

通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路,一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn).例如,32768Hz的振蕩信號(hào)分頻為1HZ的分頻倍數(shù)為32768(215),即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15極2進(jìn)制計(jì)數(shù)器.常用的2進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74HC393等.本實(shí)驗(yàn)中采用CD4060來(lái)構(gòu)成分頻電路.CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高,而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門,使用更為方便.CD4060計(jì)數(shù)為14級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器,可以將32768HZ的信號(hào)分頻為2HZ。再通過(guò)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將2Hz信號(hào)轉(zhuǎn)化為1HZ，作為秒輸入信號(hào)。

3． 時(shí)間計(jì)數(shù)電路

一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器如74HC390等來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。由其內(nèi)部邏輯框圖可知，其為雙2-5-10異步計(jì)數(shù)器，下降沿觸發(fā)，并每一計(jì)數(shù)器均有一個(gè)異步清零端（高電平有效）。秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無(wú)需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將QA與ＣPB（下降沿有效）相連即可。CPA與１ＨZ秒輸入信號(hào)相連，QD可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)

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單元的CPB相連。

秒十位計(jì)數(shù)單元為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖 ２.４所示，其中Ｑ２可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的CPA相連。

分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過(guò)分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計(jì)數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為１２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行１２進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用１片７４ＨＣ３９０實(shí)現(xiàn)１２進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖（d）所示。

六進(jìn)制電路

由74HC390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖一。

U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AV1 32Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U413DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC390D43~ELOF~BIOG~LTVCC5V4511BD將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為六進(jìn)制的連接方法

十進(jìn)制電路

由74HC390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖二。

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U4A3126U4B4574HC00D74HC00DComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AV1 60Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U213DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT4511BD十進(jìn)制接法測(cè)試仿真電路六十進(jìn)制電路

由兩個(gè)數(shù)碼管、兩4511、一個(gè)74HC390與一個(gè)7400芯片組成，電路如圖三。

雙六十進(jìn)制電路

由2個(gè)六十進(jìn)制連接而成，把分個(gè)位的輸入信號(hào)與秒十位的Qc相連，使其產(chǎn)生進(jìn)位，電路

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圖如圖四。

ComComSEVEN_SEG_COM_KU1B6453U1A12U4SEVEN_SEG_COM_KU7U11BABCDEFG64513DADBDCDD5OAOBOCODOE~ELOF~BI~LTOG1211109151421CLR141INA1INB3U10A12ABCDEFG74HC00D74HC00DU3B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD11109U2712674HC00D74HC00DU8A31QA1QB1QC1QD5677126U913DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514VCC5V74HC390D43U1C891011U1D12134511BD74HC390DComVCCU643~ELOF~BI~LTOG5VSEVEN_SEG_COM_K74HC00D74HC00DABCDEFG84511BDComU15C91011U16DSEVEN_SEG_COM_K1213U14U3A131INA1INB21CLR1QA1QB1QC1QD5677126U513DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC00D74HC00DU12B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD111097126U13DADBDCDD5OAOBOCODOEABCDEFG***14V1 100kHz 5V474HC390D43~ELOF~BI~LTOGVCC74HC390D5V43~ELOF~BI~LTOG4511BD4511BD

二十四進(jìn)制

星期

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由1個(gè)十二進(jìn)制電路、2個(gè)六十進(jìn)制電路組成，因上面已有一個(gè)雙六十電路，只要把它與十二進(jìn)制電路相連即可。

4．譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路

選擇ＣＤ４５１１作為顯示譯碼電路；選擇ＬＥＤ數(shù)碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進(jìn)來(lái)的二進(jìn)制信號(hào)翻譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來(lái)。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。

計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)并以8421BCD碼的形式輸送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來(lái)。

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5．校時(shí)電路

由74CH51D、74HC00D與電阻組成，校正電路有分校正和時(shí)校正兩部分。

IO1VCC正常輸入信號(hào)5V校正信號(hào)R1IO2U2C9108小時(shí)校正電路J110Mohm74HC00D注意：分校時(shí)時(shí)，不會(huì)進(jìn)位到小時(shí)。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123時(shí)計(jì)數(shù)器IO574HC00D1123674HC00D正常輸入信號(hào)校正信號(hào)R3U3A10Mohm12U2B456分計(jì)數(shù)器IO6IO44574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分鐘校正電路分校正時(shí)鎖定小時(shí)信號(hào)輸入R410MohmU3B456圖中采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成開(kāi)關(guān)消抖動(dòng)電路，其中與非門選用74HC00；對(duì)J1和J2，因?yàn)樾Ｕ盘?hào)與0相與為0，而開(kāi)關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順利通過(guò)與或門，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。74HC00D數(shù)字鐘設(shè)計(jì)－校時(shí)電路部分

數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門實(shí)現(xiàn)的時(shí)或分校時(shí)電路，In1端與低位的進(jìn)位信號(hào)相連；In2端與校正信號(hào)相連，校正信號(hào)可直接取自分頻器產(chǎn)生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信號(hào)；輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ盘?hào)和0相與的輸出為0，而開(kāi)關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順利通過(guò)與或門，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。

實(shí)際使用時(shí)，因?yàn)殡娐烽_(kāi)關(guān)存在抖動(dòng)問(wèn)題，所以一般會(huì)接一個(gè)RS觸發(fā)器構(gòu)成開(kāi)關(guān)消抖動(dòng)電路，所以整個(gè)較時(shí)電路就如圖。

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帶有消抖電路的校正電路

6．整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

在59分51秒、53秒、55秒、57秒、59秒的時(shí)候，蜂鳴器報(bào)時(shí)

五、總接線元件布局簡(jiǎn)圖

整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。

其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí)，但當(dāng)分校正時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位，而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的，而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。

電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。

七、芯片連接總圖

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接線圖

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八、總結(jié)

1． 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法

a、測(cè)試過(guò)程中有1七段顯示器不能正常工作

首先通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)各接線是否正確，是否出現(xiàn)了短路或者虛焊的情況，最后證明接線并美譽(yù)什么問(wèn)題，最后我們通過(guò)并聯(lián)另一顯示器的方法檢測(cè)出此顯示器已損壞，然后就換了一個(gè)好的顯示器。

b、各段電路的測(cè)試方法

我們首先在面包板上把電源的發(fā)生和頻率的發(fā)生電路全部連接好，并檢測(cè)其正常工作，然后每接好一部分電路就用其檢測(cè)，沒(méi)問(wèn)題后再進(jìn)行下一步的工作。

c、最后把電路全部接好后讓數(shù)字鐘走了一天后，數(shù)字鐘出現(xiàn)數(shù)字顯示不穩(wěn)定和不能正常工作的情況

因?yàn)樵跀?shù)字鐘正常工作的時(shí)候我們并沒(méi)有去碰它，所以并不可能出現(xiàn)部分線斷掉或者短路的情況，最后我們把主要檢測(cè)重點(diǎn)就放在了對(duì)電池電壓的檢測(cè)和對(duì)各集成塊的檢測(cè)上面，最后檢測(cè)出三端穩(wěn)壓管的輸出電壓只有3V,低于正常輸出的5V電壓，然后我們?cè)賹?duì)電池的輸入電壓進(jìn)行檢測(cè)，輸入電壓為8V，滿足三端穩(wěn)壓管的輸入條件，至此可以判斷是三端穩(wěn)壓管出現(xiàn)的問(wèn)題（可能由于工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而燒掉）。換上一新三端穩(wěn)壓管后，電路又恢復(fù)正常工作。

2． 設(shè)計(jì)體會(huì)

通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我們了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是

武漢紡織大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無(wú)法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒ΑＫ?，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。

通過(guò)這次學(xué)習(xí)讓我們各個(gè)芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時(shí)應(yīng)該注意哪些要點(diǎn)。同一個(gè)電路可以用那些芯片實(shí)現(xiàn)，各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能的區(qū)別。另外，我們?cè)O(shè)計(jì)要從市場(chǎng)需求出發(fā)，既要有強(qiáng)大的功能，又要在價(jià)格方面比同等檔次的便宜。

通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。

3． 對(duì)設(shè)計(jì)的建議

希望在我們動(dòng)手制作之前，老師能夠多給點(diǎn)集成塊讓我們選擇，同一功能但是可以用不同的片子去實(shí)現(xiàn)其功能。另外在提供片子的時(shí)候應(yīng)該準(zhǔn)備好有多余的片子，因?yàn)槲覀冋l(shuí)也不能保證每一個(gè)片子都能夠正常工作。

4． 未解決的問(wèn)題

a用74HC390D的片子作為十進(jìn)制時(shí)為什么也需要置零？

因?yàn)?4HC390D本身就是十進(jìn)制的片子，但當(dāng)我們?cè)谠囼?yàn)箱上測(cè)試其功能時(shí)，當(dāng)我們?cè)谑M(jìn)制的情況下不置零，此時(shí)顯示器上的數(shù)字就出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，并且也不會(huì)按正常的加法去計(jì)數(shù)，當(dāng)接了置零后，顯示器就正常工作了。

b、24進(jìn)制時(shí)其各位為什么不需要1010的置零輸入？

從上面a問(wèn)題可以得出當(dāng)其為十進(jìn)制的時(shí)候不給起置零的話就不能正常的工作，當(dāng)其為24進(jìn)制的時(shí)候個(gè)位接了置零后，反而不能正常工作，并且變成了100進(jìn)制的片子。當(dāng)把各位的置零去掉后便變成了24進(jìn)制。