1、重慶交通大學(xué)開放實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)PAGE 重慶交通(jiotng)大學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)報(bào)告（A類）項(xiàng)目名稱： 多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì) 專業(yè)(zhuny)班級(jí)(bnj)： 電子2班 學(xué)生姓名： 何昕澤 小組成員： 何聰、范瑞 PAGE 20目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc437560771 多功能數(shù)字時(shí)鐘(shzhng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc437560771 h 3 HYPERLINK l _Toc437560772 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc437560772 h 3 HYPERLINK l _Toc437560773 1.系統(tǒng)原理框圖

2、 PAGEREF _Toc437560773 h 4 HYPERLINK l _Toc437560774 2.單元電路設(shè)計(jì)與仿真 PAGEREF _Toc437560774 h 5 HYPERLINK l _Toc437560775 2.1時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路 PAGEREF _Toc437560775 h 5 HYPERLINK l _Toc437560776 2.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 PAGEREF _Toc437560776 h 6 HYPERLINK l _Toc437560777 2.3 十二與二十四小時(shí)的切換 PAGEREF _Toc437560777 h 8 HYPERLINK l _T

3、oc437560778 2.4校時(shí)電路 PAGEREF _Toc437560778 h 8 HYPERLINK l _Toc437560779 2.5報(bào)時(shí)電路 PAGEREF _Toc437560779 h 9 HYPERLINK l _Toc437560780 2.6電路總圖 PAGEREF _Toc437560780 h 9 HYPERLINK l _Toc437560781 3.PCB板的制作 PAGEREF _Toc437560781 h 10 HYPERLINK l _Toc437560782 3.1 原理圖的繪制 PAGEREF _Toc437560782 h 10 HYPERLI

4、NK l _Toc437560783 3.2 PCB的制作 PAGEREF _Toc437560783 h 11 HYPERLINK l _Toc437560784 3.3 PCB圖 PAGEREF _Toc437560784 h 12 HYPERLINK l _Toc437560785 4.心得與體會(huì) PAGEREF _Toc437560785 h 12 HYPERLINK l _Toc437560786 附錄 原件清單 PAGEREF _Toc437560786 h 13 HYPERLINK l _Toc437560787 附件1 仿真電路圖 PAGEREF _Toc437560787 h

5、 14 HYPERLINK l _Toc437560788 附件2 電路原理圖 PAGEREF _Toc437560788 h 14 HYPERLINK l _Toc437560789 附件3 PCB圖 PAGEREF _Toc437560789 h 14多功能數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)摘要(zhiyo)數(shù)字電子鐘實(shí)際上是一個(gè)(y )對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1Hz）進(jìn)行(jnxng)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由振蕩電路形成秒脈沖信號(hào)，秒脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、 “分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿 60 后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分 計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿 60 后觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)器電路， 當(dāng)計(jì)滿 24 小時(shí)后

6、又開始下一輪的循環(huán) 計(jì)數(shù)。一般由振蕩電路、計(jì)數(shù)器、數(shù)碼顯示器等幾部分組成。 振蕩電路：主要用來產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由 NE555 組成的多諧振電路產(chǎn)生， 但是因?yàn)闀r(shí)鐘的精度主要取決于時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率及穩(wěn)定度，所以一般采用石 英晶體振蕩器。分頻器：因?yàn)檎袷幤鳟a(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率很高，要是要得到“秒”信號(hào)，需 一定級(jí)數(shù)的分頻器進(jìn)行分頻。 計(jì)數(shù)器：有了“秒”信號(hào)，則可以根據(jù) 60 秒為 1 分， 24 小時(shí)為 1 天的進(jìn)制， 分別設(shè)定“時(shí)”、“分”、“秒”的計(jì)數(shù)器，分別為 60 進(jìn)制， 60 進(jìn)制,24 進(jìn)制計(jì)數(shù) 器，并輸出一分，一小時(shí)的進(jìn)位信號(hào)。 校時(shí)器：由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)

7、間）一致，故需要在電路 上加一個(gè)校時(shí)電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。報(bào)時(shí)器：計(jì)時(shí)過程要具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng) 時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前 10 秒開始，蜂鳴器開始鳴叫。系統(tǒng)原理框圖數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)(shxin)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有(jyu)更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理(yunl)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。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。本設(shè)計(jì)采用 74LS160、帶有譯碼器的數(shù)碼管和適當(dāng)?shù)拈T電路構(gòu)成,可實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒等時(shí)間信息的采集和較時(shí)功能地

8、實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)時(shí)器，可以完成 00:00:00 到 23:59:59 的計(jì)時(shí)功能，并在控制電路的作用下具有快速校時(shí)、快速校分功能。 能進(jìn)行正常的時(shí)分秒計(jì)時(shí)功能。分另由六個(gè)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)和鬧鐘的功能。通過 Multisim10 軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)含小時(shí)，分鐘，秒鐘顯示功能的數(shù)字時(shí)鐘。2.單元電路設(shè)計(jì)與仿真2.1時(shí)間脈沖(michng)產(chǎn)生電路直接(zhji)用NE555產(chǎn)生(chnshng)1HZ的秒脈沖，由計(jì)算公式可知如果R1=15k,R2=68K,c=10uF,就可以產(chǎn)生秒脈沖，電路如圖利用NE555多諧振蕩器，優(yōu)點(diǎn)： 555內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形

9、式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。缺點(diǎn)：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，所以輸出脈沖既不夠準(zhǔn)確也不夠穩(wěn)定。所以在實(shí)際應(yīng)用中多用石英晶體產(chǎn)生32768HZ的頻率，然后經(jīng)過CD4060的十四分頻，再用74LS74二分頻，就可以產(chǎn)生1HZ精準(zhǔn)的脈沖。但是在仿真時(shí)， 1HZ 的頻率太慢了，在實(shí)際中得到的時(shí)間不是 1S 計(jì)數(shù)一次，所以仿真都是用函數(shù)發(fā)生器代替，所以在數(shù)字電子鐘的電路圖中沒有振蕩器。2.2時(shí)間計(jì)數(shù)器電路秒信號(hào)經(jīng)秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器之后，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)輸出信號(hào)，然后送至顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字

10、顯示時(shí)、分、秒的要求。 “秒”和“分”計(jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制和十二進(jìn)制。采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。60進(jìn)制計(jì)數(shù)器如圖所示，分、秒計(jì)數(shù)(j sh)電路由 U1 和 U2 倆部分(b fen)組成。當(dāng)時(shí)十位 U1計(jì)數(shù)(j sh)為 5， U2計(jì)數(shù)為 9 時(shí)，兩片 74LS160復(fù)零，再加上一片74LS13,從而構(gòu)成 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)。24進(jìn)制計(jì)數(shù)器如圖所示，24進(jìn)制計(jì)數(shù)(j sh)電路由 U1 和 U2 倆部分(b fen)組成。當(dāng)時(shí)個(gè)位 U2計(jì)數(shù)(j sh)為 3， U1計(jì)數(shù)為 2 時(shí)，兩片 74LS160復(fù)零,從而構(gòu)成 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)

11、。同理可得12進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。12小時(shí)計(jì)數(shù)器2.3 十二(sh r)與二十四小時(shí)(xiosh)的切換12/24進(jìn)制得轉(zhuǎn)換用的是一個(gè)單刀(dndo)雙擲開關(guān)，開關(guān)向上是12進(jìn)制，開關(guān)向下是24進(jìn)制，該設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是每當(dāng)12/24進(jìn)制轉(zhuǎn)換后要重新啟動(dòng)2.4校時(shí)電路數(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。校正信號(hào)可直接取自信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)；輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。當(dāng)開關(guān)打到一端時(shí)，正常輸入信號(hào)可以順利通過，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打到一端時(shí)，信號(hào)產(chǎn)生校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。如圖：2.5報(bào)時(shí)(

12、bo sh)電路電路(dinl)應(yīng)在整點(diǎn)前 10 秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在 59 分 50 秒到 59 分59 秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)(bo sh)電路報(bào)時(shí)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)位和秒十位均保持不變，分別為 5、9 和 5，因此可將分計(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 Qc 和 Qa 相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。報(bào)時(shí)電路可選74HC30來構(gòu)成。74HC30為8輸入與非門。2.6電路總圖見附件13.PCB板的制作(zhzu)3.1 原理圖的繪制(huzh)根據(jù)(gnj)Multisim的仿真圖，在prot

13、el99se上畫出Sch原理圖。3.2 PCB的制作(zhzu)在protel99se里先畫好各個(gè)(gg)元件的封裝，然后更新PCB圖。檢查各條線路的連接，注意VCC和GND的連接，然后自動(dòng)布線(b xin)，得到PCB圖。3.3 PCB圖見附件(fjin)2和附件(fjin)34.心得(xnd)與體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在

14、設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 總的來說，這次設(shè)計(jì)的數(shù)字時(shí)鐘還是比較成功的，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的辛勤的指導(dǎo)下，終于游逆而解，有點(diǎn)小小的成就感，終于覺得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的，不僅學(xué)到了不少知識(shí)，而且鍛煉了自己的能力，使自己對(duì)以后的路有了更加清楚的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，對(duì)未來有了更多的信心。最后，對(duì)給過我?guī)椭慕M員和老師表示忠心的感謝！附錄 原件清單Part TypeDesignatorFootprintDescriptionCAPACITORC1RB.2/.410uFCAPACITORC2RB.2/

15、.410uFDPY_7-SEGDS10.36DPY_7-SEGDS20.36DPY_7-SEGDS30.36DPY_7-SEGDS40.36DPY_7-SEGDS50.36DPY_7-SEGDS60.36SPEAKERLS11/4WRESISTANCER1AXIAL0.468kRESISTANCER2AXIAL0.415kSW-SPDTS1SIP3SW-SPDTS2SIP3SW-SPDTS3SIP374L46U1DIP1674L46U2DIP1674160U3DIP1674160U4DIP1674LS10U5DIP1474L46U6DIP1674L46U7DIP1674L46U8DIP1674L46U9DIP1674160U10DIP1674160U11DIP1674160U12DIP1674160U13DIP1474LS10U14DIP1474LS30U15DIP1474LS00U20DIP1474L04U21DIP14課程設(shè)計(jì)與報(bào)告成績(chngj)評(píng)定題目(tm) 多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì) 姓 名： 何昕澤 學(xué) 號(hào)： 6313260